检索结果-南通市图书馆

基于螺旋桨滑流效应的大展弦比机翼气动弹性分析

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计算力学学报 2023年第1期40卷 21-26页

作者：唐佳栋王高峰叶尚军娄斌黄志龙浙江大学航空航天学院杭州310000 之江实验室杭州310000

以高空长航时大展弦比太阳能无人机机翼为研究对象,针对分布式电驱螺旋桨滑流和大展弦比机翼之间耦合的复杂气动干涉问题,采用滑移网格方法、动网格技术、SST k-ωRANS湍流模型和CFD/CSD(Computational Fluid Dynamics/Computational St... 详细信息

以高空长航时大展弦比太阳能无人机机翼为研究对象,针对分布式电驱螺旋桨滑流和大展弦比机翼之间耦合的复杂气动干涉问题,采用滑移网格方法、动网格技术、SST k-ωRANS湍流模型和CFD/CSD(Computational Fluid Dynamics/Computational Structural Dynamics)双向流固耦合技术,研究了螺旋桨不同转速、布局方式和气动阻尼对机翼气动弹性响应的影响。数值计算结果表明,螺旋桨滑流会改变机翼表面的压力分布;螺旋桨流场对机翼的扰动频率接近机翼的结构固有频率时,机翼会发生共振;螺旋桨的位置越靠近翼尖,或螺旋桨的数量增多,都将增加机翼气动弹性响应的幅值。

关键词：大展弦比机翼滑移网格螺旋桨滑流 CFD/CSD双向流固耦合计算气动弹性

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螺旋桨滑流对环形进气道性能影响的数值仿真

计算机仿真 2022年第6期39卷 36-41,52页

作者：杨成凤段卓毅张宏丁兴志航空工业第一飞机设计研究院陕西西安710089

环形进气道位于螺旋桨后部,螺旋桨滑流对进气道性能在不同状态下产生不同的影响。利用动态重叠网格技术对螺旋桨滑流影响下的环形进气道性能进行了数值仿真研究,分析了影响机理,总结了影响规律。研究结果表明:地面静态时,滑流影响相对最... 详细信息

环形进气道位于螺旋桨后部,螺旋桨滑流对进气道性能在不同状态下产生不同的影响。利用动态重叠网格技术对螺旋桨滑流影响下的环形进气道性能进行了数值仿真研究,分析了影响机理,总结了影响规律。研究结果表明:地面静态时,滑流影响相对最小,螺旋桨增压作用使总压恢复系数增大约1.4%,畸变指数增大约2%;带风速状态下,前方来流绕过螺旋桨叶片根部,拉起低能流,滑流影响增强,使总压恢复系数增大约3%,畸变指数增大约4%-5%;侧滑状态下,双侧进气道性能相当,滑流影响最为显著,使总压恢复系数增大约3.3%,畸变指数增大约7%,负侧滑状态下的畸变略低于正侧滑状态。

关键词：进气道总压恢复系数进气道畸变指数螺旋桨滑流环形进气道数值仿真

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螺旋桨滑流的三维流场特性数值研究

航空动力学报 2018年第4期33卷 832-840页

作者：周莉文崧棋王占学西北工业大学动力与能源学院西安710129

对不同前进比下的螺旋桨滑流流场进行了三维数值模拟,并采用诱导系数来量化螺旋桨的滑流效应,结合涡流理论深入分析和研究了单独螺旋桨的滑流流场特性。结果表明:螺旋桨滑流具有加速效应和扭转效应,其分别可用轴向诱导系数和环向诱导系... 详细信息

对不同前进比下的螺旋桨滑流流场进行了三维数值模拟,并采用诱导系数来量化螺旋桨的滑流效应,结合涡流理论深入分析和研究了单独螺旋桨的滑流流场特性。结果表明:螺旋桨滑流具有加速效应和扭转效应,其分别可用轴向诱导系数和环向诱导系数来量化;滑流的加速效应沿径向呈先增后减的趋势,而扭转效应沿径向递减;滑流的加速效应和扭转效应均随前进比的增加而减弱。螺旋桨的涡系结构主要包括绕桨叶的附着涡、从桨尖和桨根逸出的自由涡、从桨叶尾缘逸出的自由涡系,以及固体壁面附面层处的涡结构。螺旋桨滑流区的流场可由轴向诱导系数、环向平均的环向诱导系数以及涡系结构共同描述。

关键词：螺旋桨滑流加速效应扭转效应涡系结构诱导系数

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螺旋桨滑流对简单襟翼吹气控制的影响

航空动力学报 2021年第3期36卷 530-542页

作者：赵光银姜裕标王万波霍国耿子海岳廷瑞中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所四川绵阳621000

为探究螺旋桨滑流对无缝简单襟翼吹气控制的影响,设计了集成吹气系统和螺旋桨的高升力翼型模型,开展了简单襟翼吹气控制的测压和粒子图像测速仪(PIV)流场测试试验,在不同拉力系数下,研究了定常吹气和脉冲吹气对模型不同展向截面的控制... 详细信息

为探究螺旋桨滑流对无缝简单襟翼吹气控制的影响,设计了集成吹气系统和螺旋桨的高升力翼型模型,开展了简单襟翼吹气控制的测压和粒子图像测速仪(PIV)流场测试试验,在不同拉力系数下,研究了定常吹气和脉冲吹气对模型不同展向截面的控制效果。结果表明:滑流影响下控制效果具有明显的三维效应,在相同吹气动量系数下,滑流强度较大的截面具有较高的吹气控制效率;对于脉冲吹气,滑流强度较小时,基于襟翼弦长的最佳无量纲频率约为0.31;在最佳频率的吹气可在较低动量系数下实现较大的增升量;最佳频率受滑流强度影响明显。研究结果对高效的吹气襟翼设计提供了试验依据,提出了螺旋桨滑流影响下的吹气襟翼设计建议。

关键词：吹气控制流动分离无缝襟翼螺旋桨滑流风洞试验

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太阳能无人机高效螺旋桨设计及滑流影响研究

太阳能无人机高效螺旋桨设计及滑流影响研究

作者：邱辉壮南昌航空大学

学位级别：硕士

太阳能无人机作为一种将太阳辐射能转化为推进能源的飞行器,理论上能够实现长时间巡航飞行,在地质测绘、通信侦查等应用领域具有广阔的发展潜力。螺旋桨是太阳能无人机产生动力的主要部件,设计适用于太阳能无人机的高效螺旋桨,对提高太... 详细信息

太阳能无人机作为一种将太阳辐射能转化为推进能源的飞行器,理论上能够实现长时间巡航飞行,在地质测绘、通信侦查等应用领域具有广阔的发展潜力。螺旋桨是太阳能无人机产生动力的主要部件,设计适用于太阳能无人机的高效螺旋桨,对提高太阳能无人机载重、续航等性能具有重要意义。本文围绕某型太阳能无人机,开展了螺旋桨理论设计、数值计算、加工制作和风洞试验等工作。此外,结合太阳能无人机采用螺旋桨分布式布局的特点,本文后续参考所提出的螺旋桨设计方法,从螺旋桨理论设计角度,进行太阳能无人机螺旋桨滑流的影响研究。本文具体研究工作包括以下几个方面:首先,围绕某型太阳能无人机,进行高效螺旋桨理论设计工作。在对现有螺旋桨设计理论梳理总结的基础上,结合该型太阳能无人机的飞行工况和飞行跨度曲线,提出一种适用于太阳能无人机的定距螺旋桨设计方法,并基于该方法完成螺旋桨设计与建模工作。其次,利用CFD数值计算与风洞试验方法对设计螺旋桨性能进行验证。在数值计算阶段,开展计算方法验证和网格无关性验证工作,研究表明基于MRF法使用SST k-w两方程湍流模型可以有效计算螺旋桨性能参数,采用桨叶面网格尺寸5mm、体网格数量405万的网格划分形式可以减小网格因素对计算结果的影响;最后基于验证的数值计算方法和网格划分形式,计算得到设计螺旋桨在不同设计点附近的拉力、扭矩等性能参数;完成CFD计算的初步验证之后,进行螺旋桨试制与风洞试验。数值计算和风洞试验结果对比表明:设计螺旋桨CFD数值计算与风洞试验的效率误差保持在5.3%以内,CFD计算结果可信度高,螺旋桨在三个设计点附近最大效率值分别达到70.1%、73.2%和73.9%。在功率范围内,本文设计的螺旋桨性能较为理想,所提出的螺旋桨设计方法合理,对未来太阳能无人机高效螺旋桨设计具有一定的参考价值。最后,参考提出的螺旋桨设计方法,完成三款基于不同拉力分布形式的太阳能无人机螺旋桨设计;在简化的太阳能无人机构型中,运用CFD数值计算进行不同螺旋桨滑流研究。结果分析表明:螺旋桨滑流可以通过调节桨叶拉力沿径向的分布进行控制,其中采用拉力分布缓和设计的螺旋桨虽然自身效率有所下降,但是其产生的滑流能够提高后方机翼的气动性能。

关键词：太阳能无人机高效螺旋桨设计 CFD 风洞试验螺旋桨滑流

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动力布局对分布式电推进飞机气动性能的影响

空气动力学学报 2024年第5期42卷 81-96页

作者：成志勇杨佑绪卢嘉成刘易斯南昌航空大学飞行器工程学院南昌330063 南方科技大学力学与航空航天工程系深圳518055 陆军装备部驻南京地区第三军事代表室南京210000

分布式电推进(DEP)飞机气动综合收益受分布式动力/机翼强气动耦合效应的影响,揭示其变化规律及流动机理是开展分布式电推进飞行器设计的关键。本文针对分布式螺旋桨-机翼布局,基于涡格法-激励盘理论(VLM-ADT)气动特性快速求解方法开展DE... 详细信息

分布式电推进(DEP)飞机气动综合收益受分布式动力/机翼强气动耦合效应的影响,揭示其变化规律及流动机理是开展分布式电推进飞行器设计的关键。本文针对分布式螺旋桨-机翼布局,基于涡格法-激励盘理论(VLM-ADT)气动特性快速求解方法开展DEP布局气动性能研究,重点研究了螺旋桨数量、旋转方向、螺旋桨间隔3个要素对升阻比L/D、功率载荷T/P、总效率L/P等气动性能指标的影响。结果表明:随着螺旋桨数量的增加叠加效应会减弱,升阻比减小,但总效率增大。当螺旋桨数量小于等于5时,同向旋转构型的升阻比大于反向旋转构型。当螺旋桨数为7时,反向旋转构型升阻比大于同向旋转构型。与同向旋转构型相比,桨盘载荷增加时,反向旋转构型的升阻比会增加。分布式螺旋桨密集布置在翼尖时会同时增加升力和阻力;当翼尖螺旋桨固定在翼尖、其他螺旋桨密集布置在机翼中心附近时,翼尖螺旋桨的上洗效应会削弱翼尖涡,具有增升减阻效果,且升力比螺旋桨集中在翼尖构型时增加得更多。

关键词：分布式电推进动力布局气动特性螺旋桨滑流涡格法-激励盘理论

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螺旋桨滑流对飞机纵向气动特性的影响研究

实验流体力学 2017年第5期31卷 46-52,87页

作者：李兴伟李聪高静李盛文中国航空工业空气动力研究院哈尔滨150001

采用螺旋桨飞机动力模拟风洞试验技术及粒子图像测速技术,研究双发常规布局涡桨飞机的螺旋桨滑流对飞机纵向气动特性的影响规律。通过测力风洞试验研究螺旋桨不同位置处滑流对飞机的升阻特性、力矩特性及平尾下洗等纵向气动特性的影响,... 详细信息

采用螺旋桨飞机动力模拟风洞试验技术及粒子图像测速技术,研究双发常规布局涡桨飞机的螺旋桨滑流对飞机纵向气动特性的影响规律。通过测力风洞试验研究螺旋桨不同位置处滑流对飞机的升阻特性、力矩特性及平尾下洗等纵向气动特性的影响,利用PIV技术研究测力试验优选桨盘位置的飞机部件典型剖面受滑流影响时的流场变化情况。研究结果表明,螺旋桨下沉后滑流对飞机升阻特性的不利影响最明显,螺旋桨前伸和安装角由正变负时滑流对飞机的升阻特性均有改善,而螺旋桨前伸在飞机失速迎角附近对升力特性的改善更为明显。

关键词：螺旋桨滑流短舱位置风洞试验 PIV试验

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螺旋桨非定常滑流数值模拟

航空动力学报 2011年第1期26卷 148-153页

作者：许和勇叶正寅西北工业大学航空学院翼型叶栅空气动力学国防科技重点实验室西安710072

运用非结构动态嵌套网格技术,通过求解三维非定常Euler方程,对螺旋桨飞机的螺旋桨滑流进行了真实数值模拟.动态嵌套网格方法通过建立运动区子域网格来模拟螺旋桨的旋转运动,静止的机身包含在静止区网格中,有效解决了螺旋桨滑流模拟中的... 详细信息

运用非结构动态嵌套网格技术,通过求解三维非定常Euler方程,对螺旋桨飞机的螺旋桨滑流进行了真实数值模拟.动态嵌套网格方法通过建立运动区子域网格来模拟螺旋桨的旋转运动,静止的机身包含在静止区网格中,有效解决了螺旋桨滑流模拟中的相对运动问题.采用双时间方法求解控制方程,在每一个物理时间步上运用经典四步Runge-Kutta方法进行迭代计算,得出非定常流场.计算了螺旋桨飞机的螺旋桨拉力系数以及不同工况下的非定常流场,对滑流的影响进行了分析,并和相关实验数据进行了对比,结果比较一致.

关键词：嵌套网格螺旋桨滑流 Euler方程非定常流场数值模拟

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菱形翼布局太阳能无人机螺旋桨滑流影响研究

北京航空航天大学学报 2020年第7期46卷 1296-1306页

作者：赵炜黄江流周洲张顺家毕鹏上海机电工程研究所上海201109 上海航天动力技术研究所上海201109 西北工业大学航空学院西安710072

为了探究螺旋桨滑流对低雷诺数菱形翼布局太阳能无人机气动特性的影响,采用动量源方法(MSM)与k-k_L-ω转捩模型求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程对不同转速状态下菱形翼布局太阳能无人机的气动特性进行了准确模拟。并通过对比机翼... 详细信息

为了探究螺旋桨滑流对低雷诺数菱形翼布局太阳能无人机气动特性的影响,采用动量源方法(MSM)与k-k_L-ω转捩模型求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程对不同转速状态下菱形翼布局太阳能无人机的气动特性进行了准确模拟。并通过对比机翼表面流场结构与压力分布,分析了不同迎角下螺旋桨转速变化对菱形翼布局前后翼气动干扰的机理。研究表明:随着螺旋桨转速增大,小迎角下增升减阻效果明显,最大升阻比在3 000 r/min时提升了18.4%。在小迎角时,前翼气流受到抽吸作用,升力增加,后翼受螺旋桨旋转气流影响,前缘出现大范围吸力区,压差阻力减小。在大迎角时,前翼影响不变,后翼前缘下表面吸力区范围及强度均减弱,前缘负升力区消失,增升效果改善,压差阻力增加。由于在不同迎角时,升力增量的主要贡献部件不同,导致无人机纵向静稳定裕度随着转速的提升而增大。菱形翼布局太阳能无人机通过合理设置螺旋桨位置与转速,可有效利用螺旋桨滑流提升气动性能。

关键词：菱形翼布局太阳能无人机螺旋桨滑流低雷诺数动量源方法(MSM)