直升機(jī)旋翼與艦船甲板復(fù)合流場(chǎng)研究.pdf

1、直升機(jī)以其超低空飛行能力、獨(dú)有的懸停特性和高效靈活的特點(diǎn)越來(lái)越多地被裝載于非航空型艦船，用以執(zhí)行海上運(yùn)輸、補(bǔ)給、搜救等任務(wù)。艦船空氣尾流場(chǎng)是直升機(jī)在艦上起降的主要環(huán)境。受上層建筑及海面變化風(fēng)向的影響，艦船空氣尾流場(chǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響范圍大。以往的理論分析和飛行實(shí)踐證明，甲板上方流場(chǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)直升機(jī)起降過(guò)程影響很大。但現(xiàn)有文獻(xiàn)多是將甲板流場(chǎng)和直升機(jī)流場(chǎng)分開(kāi)研究，再結(jié)合各自的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合分析，忽略了甲板流場(chǎng)和旋翼流場(chǎng)的相互作用。本文利用數(shù)值模擬

2、方法，建立艦船與旋翼復(fù)合模型。利用FLUENT軟件對(duì)艦船流場(chǎng)、單旋翼復(fù)合流場(chǎng)與多旋翼復(fù)合流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，探究風(fēng)向、旋翼懸停位置與旋翼數(shù)量對(duì)復(fù)合流場(chǎng)結(jié)構(gòu)、湍動(dòng)能分布與旋翼受力的影響。
　　本文介紹了數(shù)值模擬方法及求解方案，并對(duì)計(jì)算模型的合理性進(jìn)行了討論。通過(guò)與縮比船模試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了計(jì)算模型和求解方法的合理性。在此基礎(chǔ)上，開(kāi)展了多風(fēng)向流場(chǎng)求解（風(fēng)向0°、右舷15°和左舷15°）。單旋翼復(fù)合模型為艦船甲板停機(jī)坪A、B、C位置分別

3、單獨(dú)懸停旋翼的模型，多旋翼復(fù)合模型為艦船甲板停機(jī)坪A、B、C位置同時(shí)懸停旋翼的模型。
　　研究結(jié)果表明:不同風(fēng)向時(shí)，艦船流場(chǎng)結(jié)構(gòu)不同。甲板懸停旋翼時(shí)，旋翼槳尖渦與艦船旋渦相互摻混，使得艦船甲板流場(chǎng)旋渦結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。旋翼后方流場(chǎng)由于受到渦流區(qū)尾跡影響，湍流度增加。旋翼位置越靠前，旋翼槳尖渦與上層建筑尾渦摻混程度越大。湍動(dòng)能分布作為一種判定標(biāo)準(zhǔn)，可以很好地表征流場(chǎng)的紊亂程度。多個(gè)旋翼同時(shí)懸停時(shí)，甲板上方各渦流區(qū)之間摻混加劇，高湍動(dòng)度區(qū)