基于CFD-CSD耦合的旋翼振動(dòng)載荷預(yù)估方法研究.pdf

1、直升機(jī)旋翼振動(dòng)載荷的準(zhǔn)確預(yù)估一直是旋翼氣彈分析的難題，旋翼流場的準(zhǔn)確計(jì)算要求同時(shí)考慮旋翼的氣動(dòng)特性和結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性。傳統(tǒng)的氣動(dòng)模型由于不能準(zhǔn)確模擬旋翼流場的三維非定常特性，影響了旋翼振動(dòng)載荷預(yù)估的準(zhǔn)確性。本文研究基于CFD/CSD耦合的旋翼振動(dòng)載荷預(yù)估方法，對于進(jìn)一步提高旋翼振動(dòng)載荷的預(yù)估精度有重要的作用。
　　本文針對CFD/CSD耦合旋翼振動(dòng)載荷預(yù)估中的幾個(gè)關(guān)鍵問題開展了相關(guān)研究，主要包括：
　?、呕谥械茸冃瘟豪碚?，引入

2、槳葉先進(jìn)幾何外形參數(shù)（后掠角、下反角、預(yù)扭角），采用Hamilton原理推導(dǎo)了先進(jìn)幾何外形彈性旋翼槳葉全耦合非線性運(yùn)動(dòng)方程。然后采用空間有限元的方法對槳葉進(jìn)行離散，離散的槳葉考慮單元內(nèi)部剛度特性和質(zhì)量特性隨著局部徑向坐標(biāo)的變化而改變，最后采用6點(diǎn)高斯數(shù)值積分的方法完成了槳葉非線性結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)有限元建模。
　?、苹贔LUENT流體分析平臺(tái)，采用結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)結(jié)合的網(wǎng)格離散方法，利用用戶自定義函數(shù)、I/O文件方式傳遞CSD模型中獲得的旋

3、翼槳葉揮舞、擺振和變距運(yùn)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)動(dòng)網(wǎng)格，實(shí)現(xiàn) CFD/CSD的耦合。依此為基礎(chǔ)，綜合研究了變距、揮舞運(yùn)動(dòng)耦合及周期交變來流作用下的NACA0012二維翼型動(dòng)態(tài)失速特性；建立了剛性旋翼槳葉的三維CFD模型，采用動(dòng)網(wǎng)格的方法實(shí)現(xiàn)槳葉的揮舞和變距運(yùn)動(dòng)的模擬，計(jì)算了F.X.Caradonna模型旋翼槳葉的剖面氣動(dòng)載荷，驗(yàn)證了CFD建模方法的有效性。
　?、前l(fā)展了直升機(jī)前飛狀態(tài)旋翼的配平方法和不同的CFD/CSD耦合策略。采用CFD/CSD