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微型直升机旋翼的不可压Euler方程数值计算

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西北工业大学学报 2005年第5期23卷 553-556页

作者：蔡伟明宋文萍叶军科西北工业大学翼型叶栅空气动力学国防科技重点实验室陕西西安710072

采用拟压缩方法求解低速不可压流动具有效率高、稳定性好的优点。通过求解拟压缩性修正后的Eu ler方程成功地模拟了悬停时微型直升机旋翼的绕流。计算网格采用O-H拓扑形式的结构网格,空间离散采用中心有限体积法,时间推进为五步Runge-K ... 详细信息

采用拟压缩方法求解低速不可压流动具有效率高、稳定性好的优点。通过求解拟压缩性修正后的Eu ler方程成功地模拟了悬停时微型直升机旋翼的绕流。计算网格采用O-H拓扑形式的结构网格,空间离散采用中心有限体积法,时间推进为五步Runge-K utta方法。采用了当地时间步长、压强阻尼及隐式残值平均方法来加速收敛。应用此方法对低速条件下旋翼进行了数值模拟,计算结果与实验数据吻合得较好,经气动分析,证明拟压缩性方法运用于微型直升机旋翼完全可行。

关键词：旋翼悬停拟压缩性不可压流动低速

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微型直升机旋翼的气动力计算

微型直升机旋翼的气动力计算

作者：蔡伟明西北工业大学

学位级别：硕士

本文通过求解拟压缩性修正后的三维不可压欧拉方程数值模拟了悬停状态时的微型直升机旋翼的流场。在不可压连续方程中引入拟压缩项,使控制方程成为一个封闭且可以沿时间方向推进求解的双曲型偏微分方程组。拟压缩项的引入使不可压方程... 详细信息

本文通过求解拟压缩性修正后的三维不可压欧拉方程数值模拟了悬停状态时的微型直升机旋翼的流场。在不可压连续方程中引入拟压缩项,使控制方程成为一个封闭且可以沿时间方向推进求解的双曲型偏微分方程组。拟压缩项的引入使不可压方程在满足速度散度为零的同时耦合了速度和压强的变化。控制方程采用中心有限体积法进行空间离散,时间推进为五步显式Runge-Kutta方法。采用了当地时间步长、压强阻尼及隐式残值平均方法来加速收敛。应用此方法对上海交通大学微型直升机旋翼进行了数值模拟,计算结果与实验数据吻合得较好,验证了本文方法的正确性。本文的主要工作在以下几个方面: 1.参照可压缩流动计算的中心格式有限体积法完成了旋翼三维拟压缩Euler方程的推导和流动计算程序的编写。推导了拟压缩Euler方程在直角坐标系下的特征值,并由此导出相应的稳定性条件表达式。根据理想气体不可压流动满足Bernoulli方程的原理,借鉴可压缩Euler方程求解的加速收敛措施—焓阻尼,在程序中添加了压强阻尼项加速计算的收敛。 2.数值模拟了悬停状态下微型直升机旋翼附近的流场。在桨叶固连坐标系下,流场可视为准定常,Euler方程以绝对物理量为参数,这样远场为均匀流动。由于坐标系旋转引入的旋转通量能由网格单元面上Stokes定理精确得出。 3.研究了桨尖马赫数、机翼桨距角及机翼剖面的不同外形对旋翼气动特性的影响。对于微型直升机旋翼的设计具有指导意义。

关键词：微型旋翼 Euler方程拟压缩性有限体积法低速

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SRNS方程求解叶栅流动的研究

工程热物理学报 1996年第1期17卷 36-40页

作者：赵桂林徐建中中国科学院力学所中国科学院工程热物理所

为建立ＳＲＮＳ方程适用的数值计算方法，并使下游信息充分反馈到上游，本文对不可压ＳＲＮＳ方程提出了拟压缩性空间推进法，对压气机叶栅和透平叶栅的典型计算表明，该方法可准确而快速地模拟叶轮机械内部流场。

关键词： SRNS 拟压缩性空间推进叶轮机械叶栅流场

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微型旋翼的不可压流动数值模拟

航空计算技术 2005年第2期35卷 9-12页

作者：蔡伟明宋文萍叶军科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陕西西安710072

通过求解拟压缩性修正后的Euler方程成功地模拟了悬停时微型直升机旋翼的绕流。由于拟压缩项的加入,使不可压Euler方程组的类型发生了变化,相当于使方程组变成了双曲型,因此,求解可压缩流场的时间推进解法用于本文的不可压缩流场求解。... 详细信息

通过求解拟压缩性修正后的Euler方程成功地模拟了悬停时微型直升机旋翼的绕流。由于拟压缩项的加入,使不可压Euler方程组的类型发生了变化,相当于使方程组变成了双曲型,因此,求解可压缩流场的时间推进解法用于本文的不可压缩流场求解。计算中,网格采用O-H拓扑形式的结构网格,空间离散采用中心有限体积法,时间推进为五步Runge-Kutta方法。采用了当地时间步长、压强阻尼及隐式残值平均方法来加速收敛。应用此方法对低速条件下旋翼悬停绕流进行了数值模拟,计算结果与实验数据吻合得较好,经气动分析,证明拟压缩性方法运用于微型直升机旋翼是完全可行的。

关键词：旋翼悬停拟压缩性不可压流动低速

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桥梁主梁断面气动特性计算

上海力学 1998年第3期19卷 179-184页

作者：兰黔章项海帆同济大学桥梁工程系上海200092

采用雷诺平均Navier-Stokes方程和在连续方程中增加压力对时间导数项的拟压缩性方法,计算桥梁主梁断面气动特性。数值计算过程采用基于中心差分近似和Runge-Kutta时间推进的格点有限体积多重网格法。湍流模式采用Baldwin-Lomax代数模式... 详细信息

采用雷诺平均Navier-Stokes方程和在连续方程中增加压力对时间导数项的拟压缩性方法,计算桥梁主梁断面气动特性。数值计算过程采用基于中心差分近似和Runge-Kutta时间推进的格点有限体积多重网格法。湍流模式采用Baldwin-Lomax代数模式。以虎门桥主梁断面计算为例,计算的空气动力特性与风洞试验数据吻合很好。本文方法具有占机内存小,计算时间短的优点。

关键词：拟压缩性湍流模式桥梁主梁断面气动特性