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《基于cfdcsd方法的后掠槳尖旋翼氣彈響應研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringResearchonAeroelasticResponseofRotorwithSweptBlade-TipBasedonCFD/CSDCouplingMethodAThesisinAerospaceScience&Technology(HelicopterEngineering)byJunyiWangAdvisedbyProf.QijunZhao
2、SubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2013萬方數(shù)據(jù)承諾書本人聲明所呈交的碩士學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得南京航空航天大學或其他教育機構的學位或證書而使用過的材料。本人授權南京航空航天大學可以將學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描
3、等復制手段保存、匯編學位論文。（保密的學位論文在解密后適用本承諾書）作者簽名：日期：萬方數(shù)據(jù)南京航空航天大學碩士學位論文摘要新型槳尖旋翼高精度氣彈響應分析一直是直升機空氣動力學與旋翼動力學領域的難題，采用計算流體動力學(CFD)/計算結構動力學(CSD)耦合方法能顯著提高直升機旋翼氣彈響應分析的精度，已成為直升機技術研究領域的最新熱點。CFD/CSD耦合方法涉及旋翼非定常流場求解、動力學分析以及高效耦合策略等方面，具有十分嚴峻的挑戰(zhàn)性。針對這些困難，本文從旋翼運動嵌套網格生成出發(fā)，分別發(fā)展了先進槳尖旋翼動力學分析方法和旋翼非定
4、常流場及氣動特性數(shù)值模擬方法以及高效的流固耦合策略。在彈性旋翼氣彈響應CFD/CSD耦合分析的基礎上，開展了先進槳尖旋翼氣動外形及結構參數(shù)的影響特性分析。具體的研究內容如下：第一章，介紹了彈性旋翼流場分析技術的發(fā)展，分析了國內外在旋翼流場數(shù)值模擬、旋翼動力學分析、旋翼CFD/CSD耦合方法以及新型槳尖旋翼氣動外形研究方面的技術現(xiàn)狀及難點，并指出了采用CFD/CSD耦合分析方法進行彈性旋翼非定常流場及氣動特性數(shù)值模擬的必要性和重要意義。第二章，基于運動嵌套網格方法，建立了用于旋翼非定常流場分析的網格系統(tǒng)。分別給出了二維旋翼翼型網
5、格、三維旋翼槳葉網格和笛卡爾背景網格的生成方法。為滿足CFD/CSD耦合計算的需要，提出了基于代數(shù)變換方法的槳葉貼體網格變形策略，并通過“頂透視圖”方法和InverseMap方法實現(xiàn)了彈性旋翼嵌套網格系統(tǒng)內高效的貢獻單元搜索和信息插值過程。第三章，建立了一個適合于先進槳尖旋翼槳葉結構動力學分析的有限元方法。根據(jù)Hamilton變分原理和中等變形梁理論，推導了槳葉有限單元的應變能、動能和外力虛功的變分表達式，并針對先進后掠槳尖旋翼分析提出了多段轉角有限元方法。對動力學方程進行特征值求解以得到槳葉模態(tài)，通過引入旋翼配平模型和New
6、mark-Beta方法對前飛旋翼進行動力學響應求解。在此基礎上，分別對ADM旋翼、Maryland真空梁和UH-60A旋翼進行了模態(tài)計算驗證，同時對模型旋翼的氣彈響應進行分析，并與試驗結果進行了對比，驗證了本文所發(fā)展的動力學分析方法的有效性。第四章，基于RANS/Euler方程發(fā)展了一套適合于旋翼非定常流場數(shù)值模擬的CFD方法。對控制方程采用有限體積法(FVM)進行離散，通量計算采用Jameson二階中心差分格式，時間推進引入雙時間步進方法，在偽時間步進行Runge-Kutta迭代，槳葉區(qū)域的粘性效應通過B-L湍流模型模擬，并
7、采用Helishape7A旋翼和Caradonna-Tung旋翼驗證了本文旋翼非定常流場數(shù)值模擬方法的有效性。第五章，在上述分析方法建立的基礎上，采用CFD/CSD松耦合策略構建了一套適合彈性旋翼流場數(shù)值模擬的流場/結構耦合方法。同時，引入高效的代數(shù)網格變形方法進行流場和結構i萬方數(shù)據(jù)基于CFD/CSD方法的后掠槳尖旋翼氣彈響應研究間信息的插值傳遞，實現(xiàn)流固耦合迭代過程。分別采用SA349/2旋翼和UH-60A旋翼對所建立的旋翼CFD/CSD耦合策略進行了驗證，并針對具有后掠槳尖外形的UH-60A旋翼開展了槳尖氣動外形參數(shù)化研
8、究，分析了槳尖后掠角度對旋翼氣彈特性的影響，得到后掠槳尖彈性旋翼有助于改善槳尖區(qū)域壓強分布等的新結論。第六章，運用本文所建立的旋翼CFD/CSD耦合方法分析了結構參數(shù)變化對旋翼氣彈響應的影響特性。通過改變UH-60A后掠槳尖旋翼的槳葉扭轉剛度和揮舞剛度，研究了旋翼氣彈特性隨結
