基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的直升機旋翼流場及噪聲研究.pdf

1、本文建立了一個適合于直升機旋翼流場和噪聲計算的非結(jié)構(gòu)自適應(yīng)運動嵌套網(wǎng)格系統(tǒng),發(fā)展了一套與該網(wǎng)格系統(tǒng)相對應(yīng)的旋翼流場和噪聲數(shù)值求解方法及程序。在此基礎(chǔ)上,對直升機旋翼的流場和噪聲特性進行了計算和分析,主要工作如下:
　　 作為背景和前提,首先論述了計算流體力學(CFD)方法在直升機流場和氣動噪聲等應(yīng)用研究方面的發(fā)展概況,指出了開展旋翼流場和噪聲研究的重要性以及計算網(wǎng)格對數(shù)值模擬的重要意義,提出了本文擬采用的研究方法和內(nèi)容。

2、　　 在第二章,結(jié)合直升機流場的特征,綜合分析了結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和直角網(wǎng)格(也可以認為是一種非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格)的特點,建立了一套新的適合于直升機流場計算的非結(jié)構(gòu)自適應(yīng)運動嵌套網(wǎng)格方法和相應(yīng)貢獻單元搜索策略,并分別給出了二維和三維情況下的自適應(yīng)網(wǎng)格算例。
　　 在上一章建立的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格基礎(chǔ)上,發(fā)展了一套基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的直升機懸停和前飛狀態(tài)流場的數(shù)值模擬方法及程序。在求解N-S主控方程時空間方向上使用逆風單調(diào)守恒格式(YUSCL)與

3、通量差分裂方法相結(jié)合來計算通量,并使用梯度重構(gòu)的方法維持計算的精度；時間方向上采用雙時間方法以計及旋翼流場的非定常特征,在偽時間方向上使用無矩陣存儲的LU-SGS方法。應(yīng)用發(fā)展的求解器,分別對旋翼的懸停和前飛情況下的槳葉表面壓力、槳葉拉力和槳尖渦位置等進行了計算,驗證了數(shù)值方法的有效性。
　　 第四章是直升機流場計算的應(yīng)用研究。使用發(fā)展的網(wǎng)格系統(tǒng)和求解程序,深入討論了旋翼在近地工作狀態(tài)時的流場特性,計算了共軸式雙旋翼在干擾狀態(tài)下

4、的氣動力變化和渦軌跡位移,開展了直升機旋翼/機身組合流場的研究、分析了槳葉和機身空間相對位置變化及槳葉揮舞運動對流場特性的影響。在此基礎(chǔ)上,得出了一些有意義的結(jié)論。
　　 在第五章,將所發(fā)展的基于非結(jié)構(gòu)嵌套網(wǎng)格的流場計算方法和聲場求解的Kirchhoff公式相結(jié)合,建立了一個適合于旋翼噪聲數(shù)值計算的方法和求解程序,并給出了在非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上建立各種不同積分面的方法。通過懸停和前飛狀態(tài)的旋翼噪聲算例計算,并與可得到的試驗結(jié)果對比,驗證