資源描述：
《基于渦限制法的旋翼氣動(dòng)噪聲計(jì)算》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、航空學(xué)報(bào)ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaDec．252011V01．32No．122204．2212ISSN1000．6893ON11-1929／Vhttp：#hkxb．buaa．edu．CRhkxb@buaa．edu．cn文章編號(hào)：1000—6893(2011)12-2204—09基于渦限制法的旋翼氣動(dòng)噪聲計(jì)算許建華，宋文萍*，韓忠華西北工業(yè)大學(xué)翼型葉柵空氣動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710072摘要：在直升機(jī)旋翼流動(dòng)的數(shù)值模擬中，流動(dòng)求解精度對(duì)旋翼氣動(dòng)噪聲的預(yù)測(cè)有著重要影響。采用中心格式有限體積法求解可壓縮Euler方程數(shù)值模擬旋
2、翼繞流，并采用基于FfowcsWilliams—Hawkings(Fw—H)方程的聲類(lèi)比方法計(jì)算旋翼氣動(dòng)噪聲。為了抑制中心格式的數(shù)值耗散，保持機(jī)翼翼尖以及旋翼槳尖的尾渦結(jié)構(gòu)，引入了渦限制法。通過(guò)對(duì)ONERAM6機(jī)翼定常繞流、UH—lH和Caradonna旋翼懸停繞流以及AH-I／OLS旋翼前飛繞流的數(shù)值模擬，驗(yàn)證了渦限制法可以有效提高粗網(wǎng)格的尾渦捕捉精度，從而提高旋翼氣動(dòng)噪聲的計(jì)算精度。結(jié)果表明，對(duì)于不存在尾跡渦的旋翼無(wú)升力狀態(tài)，渦限制法仍然可以提高旋翼氣動(dòng)噪聲的預(yù)測(cè)精度。此外，進(jìn)一步研究了渦限制系數(shù)對(duì)數(shù)值計(jì)算的穩(wěn)定性和計(jì)算結(jié)果的影響，給出了臨界渦限制系數(shù)隨網(wǎng)格量、槳尖馬赫
3、數(shù)、槳距角和展弦比的取值規(guī)律。關(guān)鍵詞：渦限制法；旋翼；氣動(dòng)噪聲；Euler方程；渦流動(dòng)；臨界渦限制系數(shù)中圖分類(lèi)號(hào)：V211．3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A直升機(jī)旋翼是直升機(jī)的重要部件，其設(shè)計(jì)涉及氣動(dòng)、氣動(dòng)噪聲、材料和結(jié)構(gòu)等方面。其中，在進(jìn)行旋翼槳葉氣動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要有良好的氣動(dòng)性能，還要盡可能降低輻射噪聲。準(zhǔn)確預(yù)測(cè)旋翼的氣動(dòng)噪聲是降噪設(shè)計(jì)的前提。旋翼氣動(dòng)噪聲預(yù)測(cè)從最初的經(jīng)驗(yàn)公式到理論估算，已發(fā)展到今天的數(shù)值計(jì)算。目前比較成熟的遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲計(jì)算是基于Kirehhoff或FfowcsWilliams—Hawkings(FW—H)方程的聲類(lèi)比方法n{]，該方法的計(jì)算精度在很大程度上取決于物面附近近
4、場(chǎng)流動(dòng)的求解精度。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，旋翼繞流數(shù)值模擬的控制方程已從速勢(shì)方程、Euler方程發(fā)展到雷諾平均Navier—Stokes(RANS)方程，甚至出現(xiàn)了大渦模擬[4。5](LES)等。目前，采用RANS方程結(jié)合聲類(lèi)比方法預(yù)測(cè)旋翼氣動(dòng)噪聲的技術(shù)已經(jīng)比較成熟[61]，但是對(duì)于旋翼繞流，要想準(zhǔn)確地模擬復(fù)雜的槳尖渦等渦流結(jié)構(gòu)，必須有足夠密的網(wǎng)格，這大大地增加了計(jì)算量。本文采用Euler方程作為流動(dòng)控制方程，可在較粗的網(wǎng)格上進(jìn)行流動(dòng)求解。為了較好地保持尾渦流動(dòng)結(jié)構(gòu)，在原有的Euler方程中引入渦限制項(xiàng)。相對(duì)于Navier-Stokes方程，Euler方程的計(jì)算量要小很多
5、。渦限制法最早是由美國(guó)田納西州立大學(xué)的SteinhoffL81于20世紀(jì)90年代初針對(duì)不可壓流動(dòng)提出的，經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展，國(guó)外其他研究人員將其推廣到可壓縮流動(dòng)中【9。1¨，并在許多旋渦流動(dòng)數(shù)值模擬中得到廣泛的應(yīng)用[12-13]。2008年，Butsunton和Jameson[14]在旋翼流動(dòng)數(shù)值模擬中引入渦限制法，很好地保持了尾渦結(jié)構(gòu)，提高了數(shù)值模擬精度。首先以O(shè)NERAM6機(jī)翼為例，初步驗(yàn)證了渦限制法對(duì)保持渦流動(dòng)結(jié)構(gòu)的作用，并研究了限收稿日期：2011-03—18；退修日期：2011-05．19；錄用日期：2011-08—29；網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2011-09—0611：2
6、3網(wǎng)絡(luò)出版地址：WWWcnki．net／kcms／detail／11．1929．V．20110906．1123．002．htmlDOI：CNKI：11-1929／V．20110906．1123．002基金項(xiàng)目：翼型葉柵空氣動(dòng)力學(xué)國(guó)家蕾點(diǎn)實(shí)驗(yàn)窀基金(9140C4201020802)*通訊作者．Tel．：029·88491144E—mail：wpsong@nwpu．edu．Crl戤用格武
7、許建華，采文萍，韓忠華．基于漏限制法的旋翼氣動(dòng)噪聲計(jì)算[J]．航空學(xué)攝。2011，32(12)：2204-2212．XuJianhua，SongWenping，／-／anZhonghua．Pr
8、edictionofaeroacousticnoiseforhelicopterrotorsbasedonvorticityconfinementmethod[J]．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica。2011．32(12)：2204-2212．許建華等：基于渦限制法的旋翼氣動(dòng)噪聲計(jì)算2205制系數(shù)對(duì)數(shù)值計(jì)算的穩(wěn)定性和汁算結(jié)果的影響。然后探討渦限制法對(duì)UH—lH旋翼和Caradonna旋翼的懸停流場(chǎng)及氣動(dòng)噪聲預(yù)測(cè)的影響。最后將渦限制法應(yīng)用于AH一1／()I。s旋翼前飛噪聲壩測(cè)，并
