螺旋槳滑流與機翼氣動干擾數(shù)值模擬研究

《螺旋槳滑流與機翼氣動干擾數(shù)值模擬研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。

1、第42卷第1期2012年1月航空計算技術(shù)AeronauticalComputingTechniqueV01．42No．1Jan．2012螺旋槳滑流與機翼氣動干擾數(shù)值模擬研究龔曉亮，楊永，夏貞鋒(西北工業(yè)大學翼型、葉柵空氣動力學國防科技重點實驗室，陜西西安710072)摘要：分別采用非定常方法和激勵盤理論研究螺旋槳滑流對機翼的干擾作用，并對計算結(jié)果進行對比分析。非定常方法基于動態(tài)面搭接結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，運用有限體積法求解非定常RANS方程。對于激勵盤理論，首先采用點對點結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，隨單獨螺旋槳旋轉(zhuǎn)的方式進行非定常模擬得到螺旋槳槳葉壓力分布，然后將槳葉壓強分布轉(zhuǎn)化為激勵盤載荷分布，最

2、后將載荷分布作為邊界條件對干擾流場進行定常模擬。數(shù)值結(jié)果表明：除了在較大來流攻角時有所差異，兩種方式得到的機翼氣動力吻合良好；非定常方法可以得到螺旋槳與機翼的瞬時干擾流場，而激勵盤理論則可以大大縮短數(shù)值模擬的時間并降低計算要求。關(guān)鍵詞：螺旋槳；機翼；非定常；激勵盤；干擾中圖分類號：V21l文獻標識碼：A文章編號：1671—654X(2012)Ol一0076—04UnsteadySimulationMethodandActuatorDiskTheoryinNumericalSimulationsofPropeller’SInterferenceonWingGONGXiao—l

3、iang，YANGYong，XIAZhen—feng(NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonAerodynamicDesignandResearch，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：Numericalsimulationsofinstalledpropellerinterferenceeffectsonwingaerodynamiccharacter-isticsareconductedbytimeaccuratemethodan

4、dactuatordisktheoryrespectively．Fortimeaccuratesim-ulation，unsteadyReynoldsAveragedNavier—Stokes(RANS)equationsaresolvedbyfinitevolumemeth-odbasedondynamicpatchedgrids．Foractuatordisksimulation，thediskloaddistributionistransformedfrompropellerbladepressuredistributionwhichistakenfromtimeac

5、curateapproachonpointtopointgridsrotatingtogetherwiththeisolatedpropeller．Then，actuatordisktheoryisimplementedbysolvingRANSsteadilywithdiskloadasaboundarycondition．Thetwomethodscouplesverywellwithsomedis—crepancyatlargeangleofattackonly，duetolargerseparationregioncalculatedwithactuatordisk

6、theory．Thetimeaccuratemethodcanprovidethedetailsofunsteadyinteractionfield，whiletheactuatordiskmodelcostsmuchlessCPUtime．Keywords：propeller；wing；timeaccurate；actuatordisk；interference引言從人類早期動力飛行開始，螺旋槳發(fā)動機的發(fā)展就和飛機的發(fā)展緊密相關(guān)。目前，雖然航空推進技術(shù)早已進入噴氣時代，但是由于螺旋槳發(fā)動機在飛機低速飛行時具有拉力大、推進效率高、經(jīng)濟性好等特點，使得螺旋槳飛機在通用飛機、農(nóng)

7、林機、軍用運輸機等機種上都占有很大的比例?。螺旋槳對飛機的干擾主要表現(xiàn)存螺旋槳滑流對機翼氣動特性的影響，這種影響往往是非常顯著的。為了更深入地理解螺旋槳與飛機部件之間的氣動十擾，從20世紀30年代開始，飛機設計師就開始了理論與實驗研究悼J。非定常方法∞一1與激勵盤理論[4。1是目前研究螺旋槳滑流最普遍的兩種數(shù)值方法，前者是對螺旋槳旋轉(zhuǎn)的非定常流場進行數(shù)值模擬，它能夠捕捉復雜槳尖渦等流動現(xiàn)象，但是，網(wǎng)格生成的難度和模擬時間的要求大大增加了其計算成本；而后者基于動量理論，用無厚度的激勵盤代替螺旋槳的作用，簡化的幾何模型