检索结果-南通市图书馆

基于重叠网格技术和多重网格算法的悬停旋翼粘性绕流数值模拟

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空气动力学学报 2009年第1期27卷 5-10页

作者：杨爱明刘金花翁培奋上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072

发展了一种基于重叠网格的多重网格算法,并应用于悬停旋翼粘性绕流的Navier-Stokes方程数值模拟。多重网格算法在重叠网格上实施主要面临如下两个问题:粗网格间几何关系的建立,即洞单元、边界单元的确定;洞边界存在的情况下如何进行粗... 详细信息

发展了一种基于重叠网格的多重网格算法,并应用于悬停旋翼粘性绕流的Navier-Stokes方程数值模拟。多重网格算法在重叠网格上实施主要面临如下两个问题:粗网格间几何关系的建立,即洞单元、边界单元的确定;洞边界存在的情况下如何进行粗细网格间流场信息的传递。本文针对以上问题给出了相应的解决方案。采用两层网格的V循环,应用有限体积法对一跨声速悬停旋翼粘性流场进行了数值计算。计算结果表明该多重网格方法可以显著加快悬停旋翼粘性流场数值解收敛速度,加速比约为3。

关键词：重叠网格多重网格旋翼 Navier-Stokes方程

基于高阶WENO格式的旋翼非定常涡流场数值模拟

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航空学报 2016年第8期37卷 2552-2564页

作者：印智昭招启军王博南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室南京210016

为提高直升机旋翼黏性涡流场计算流体力学（CFD）的计算精度及降低数值耗散,发展了一套基于五阶加权本质无振荡（WENO）格式的旋翼非定常涡流场数值计算方法。采用运动嵌套网格方法生成围绕前飞状态旋翼的网格系统,以Navier-Stokes方程... 详细信息

为提高直升机旋翼黏性涡流场计算流体力学（CFD）的计算精度及降低数值耗散,发展了一套基于五阶加权本质无振荡（WENO）格式的旋翼非定常涡流场数值计算方法。采用运动嵌套网格方法生成围绕前飞状态旋翼的网格系统,以Navier-Stokes方程作为主控方程,湍流模型采用一方程Spalart-Allmaras模型。为了提高旋翼流场中对涡的形成、演化等发展过程的模拟精度,采用高间断分辨率的Roe-WENO格式计算对流通量。对状态变量的插值,选取适当的加权因子,通过多个重构模板的凸组合来构造五阶WENO格式,在交界面附近获得具有五阶精度的状态变量。为了提高计算效率,采用高效的隐式LU-SGS（Lower-Upper Symmetric Gauss-Seidel）推进方法和并行计算策略。最后,运用该方法分别对悬停状态下C-T（Caradonna-Tung）旋翼和UH-60A旋翼以及前飞状态下C-T旋翼和SA349/2旋翼的涡流场及气动特性进行了数值模拟,并将数值结果与传统二阶精度格式的计算值进行了对比。结果表明：在计算时间增长10%~20%的前提下,五阶WENO格式能够捕捉到更精确的涡流场特性,反映了五阶WENO格式在计算旋翼非定常涡流场时具有更高的计算精度与更低的数值耗散特性。

关键词：旋翼涡流加权本质无振荡格式 Navier-Stokes方程桨尖涡运动嵌套网格

翼型对旋翼悬停气动性能影响的CFD模拟分析

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南京航空航天大学学报 2012年第4期44卷 478-484页

作者：王博徐国华招启军南京航空航天大学直升机旋翼动力学重点实验室南京210016

建立了一个基于高精度离散格式的旋翼悬停气动性能的N-S方程求解方法,用来精确分析翼型对旋翼气动特性的影响。为考虑细节流动对旋翼气动特性的影响,采用N-S方程描述桨叶附近的粘性流场,选用了S-A湍流模型。通量计算采用Roe-MUSCL格式... 详细信息

建立了一个基于高精度离散格式的旋翼悬停气动性能的N-S方程求解方法,用来精确分析翼型对旋翼气动特性的影响。为考虑细节流动对旋翼气动特性的影响,采用N-S方程描述桨叶附近的粘性流场,选用了S-A湍流模型。通量计算采用Roe-MUSCL格式的高精度算法。采用该方法首先模拟了C-T旋翼和BO-105旋翼,验证了该方法的有效性。然后,给出了一个参考旋翼,改变其旋翼翼型配置,数值模拟研究了旋翼翼型不同厚度、弯度及其变化位置、组合情况等对旋翼悬停气动特性的影响。通过对比旋翼悬停效率、桨叶升力与扭矩变化等多种计算结果,表明翼型对旋翼悬停气动性能有重要影响,并得出了一些提高旋翼气动性能的桨叶翼型设计方法。

关键词：直升机旋翼翼型气动性能计算流体力学嵌套网

直升机旋翼多层层压黏弹阻尼器多参数动力学建模与分析

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航空动力学报 2014年第4期29卷 844-851页

作者：李锐锐杨卫东虞志浩南京航空航天大学航空宇航学院直升机旋翼动力学国家级重点实验室南京210016

针对基于柔性多体系统动力学的直升机旋翼系统动力学建模方法的要求,结合嵌入式多层层压黏弹阻尼器结构特点,建立了基于内变量理论的嵌入式多层层压黏弹阻尼器时域模型.通过引入多层内变量场,改善模型在较宽应变幅值范围和激振频率范围... 详细信息

针对基于柔性多体系统动力学的直升机旋翼系统动力学建模方法的要求,结合嵌入式多层层压黏弹阻尼器结构特点,建立了基于内变量理论的嵌入式多层层压黏弹阻尼器时域模型.通过引入多层内变量场,改善模型在较宽应变幅值范围和激振频率范围内计算阻尼器动特性及双频激振下动特性的能力.在阻尼器建模过程中考虑了嵌入式多层层压黏弹阻尼器中金属隔片的影响,引入温度传递函数考虑了阻尼器在工作过程中温度上升对黏弹材料的影响,提高了阻尼器模型的精度.通过计算分析与实验结果相比较,验证了阻尼器模型在不同应变幅值、激振频率以及双频激振下的有效性,为直升机旋翼气弹分析计算提供了一种嵌入式多层层压黏弹阻尼器模型.

关键词：直升机旋翼动力学阻尼器非线性黏弹材料

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共轴双旋翼悬停状态气动噪声特性分析

声学学报 2016年第6期41卷 833-842页

作者：朱正招启军陈丝雨王博南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室南京210016

结合CFD(Computational fluid dynamics)方法和FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings)方程,建立了一套适合于悬停状态下共轴刚性双旋翼气动噪声特性计算方法。为了准确模拟共轴旋翼流场的涡干扰现象和非定常特性,基于运动嵌套网格技术与双时... 详细信息

结合CFD(Computational fluid dynamics)方法和FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings)方程,建立了一套适合于悬停状态下共轴刚性双旋翼气动噪声特性计算方法。为了准确模拟共轴旋翼流场的涡干扰现象和非定常特性,基于运动嵌套网格技术与双时间推进方法,采用积分形式的可压雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程作为双旋翼非定常流场求解控制方程,湍流模型选用Baldwin-Lomax模型。通过Farassat 1A公式计算双旋翼气动噪声特性,每个声源微面的位置和载荷信息直接从桨叶表面网格中获取。然后,对水平面内和竖直面内观测点处共轴双旋翼厚度噪声、载荷噪声和总噪声的声压时间历程和频谱特性做了细致对比。模拟结果表明:上旋翼和下旋翼反向旋转的特点对声压时间历程影响显著,不同方向观察点的声压波形峰值对应的相位不同;共轴旋翼流场中存在的文丘里效应、桨-涡干扰现象以及下洗流的作用使得桨叶气动载荷呈现明显的非定常特征,导致共轴双旋翼的载荷噪声辐射强度较大;在低频段,总噪声受厚度噪声主导,而在高频段则受载荷噪声主导。

关键词：旋翼悬停状态共轴气动噪声桨叶反向旋转桨-涡干扰文丘里效应时间历程气动载荷

基于重构相空间短时状态预测残差的直升机旋翼损伤跟踪方法

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振动与冲击 2013年第9期32卷 57-62页

作者：朱旭程马强侯志强海军航空工程学院飞行器工程系山东烟台264001

运用相空间重构技术与Volterra泛函级数提出基于短时状态预测残差的旋翼损伤跟踪方法。应用相空间重构方法将旋翼状态监测信号变换到不同维数的相空间内以不同时间尺度观测系统的动态行为特性,从新视角研究旋翼损伤的演化过程,据旋翼实... 详细信息

运用相空间重构技术与Volterra泛函级数提出基于短时状态预测残差的旋翼损伤跟踪方法。应用相空间重构方法将旋翼状态监测信号变换到不同维数的相空间内以不同时间尺度观测系统的动态行为特性,从新视角研究旋翼损伤的演化过程,据旋翼实测相轨迹与Volterra基准状态模型预测结果之间的残差生成新的损伤观测信号,采用Unscent-ed滤波器对Volterra基准模型预测残差进行滤波,可进一步优化估计旋翼的损伤状态。该方法可利用单个状态监测信号的非线性特性在相空间中重建旋翼系统动力学本质,可更有效地开展旋翼的损伤跟踪与使用监测。

关键词：直升机旋翼健康监测故障诊断相空间

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先进直升机旋翼悬停状态气动性能计算

航空学报 2010年第9期31卷 1723-1732页

作者：徐广招启军王博徐国华高延达南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室江苏南京210016

为更好地模拟先进直升机旋翼流场,同时准确计算其悬停状态的气动性能,建立了一套基于Navier-Stokes/Euler方程的混合CFD方法。该方法的求解域由两部分组成:一是围绕旋翼桨叶周围的黏性区域,采用可压缩Navier-Stokes方程来模拟旋翼附近... 详细信息

为更好地模拟先进直升机旋翼流场,同时准确计算其悬停状态的气动性能,建立了一套基于Navier-Stokes/Euler方程的混合CFD方法。该方法的求解域由两部分组成:一是围绕旋翼桨叶周围的黏性区域,采用可压缩Navier-Stokes方程来模拟旋翼附近的黏性流动和近场尾涡的捕捉;二是离桨叶较远、黏性可以忽略的远场区域,用Euler方程来描述其流动。在该方法中,将三阶逆风格式(MUSCL)与通量差分分裂方法相结合,无需添加人工黏性,因而可有效地减少旋翼尾迹数值耗散。为便于流场分区求解以及周期性边界条件的实施,采用了嵌套网格方法,并给出旋翼网格与背景网格交界面的信息传递方式。应用所建立的计算方法,首先对二维翼型、三维M6机翼的流场进行了数值模拟,以验证计算方法;然后,着重计算了有实验结果可供对比的具有先进气动外形的HELISHAPE 7A模型旋翼和UH-60A直升机旋翼,通过计算得到旋翼表面压力分布、桨叶展向拉力系数分布、桨叶表面细节流动以及气动性能等,进一步验证了该方法的有效性。

关键词：直升机旋翼气动性能 Navier—Stokes方程嵌套网格

斜下降飞行状态的旋翼桨-涡干扰噪声高效计算方法及降噪

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南京航空航天大学学报 2011年第4期43卷 458-463页

作者：王阳徐国华招启军南京航空航天大学直升机旋翼动力学重点实验室南京210016

将旋翼涡系理论与旋翼噪声计算方法相结合,建立了一个新的适用于桨-涡干扰(Blade-vortex interaction,BVI)噪声简化计算的方法。一方面,为推导桨-涡干扰噪声的解析表达式并简化运算过程,气动计算采用了基于实验的Beddoes修正涡系模型,... 详细信息

将旋翼涡系理论与旋翼噪声计算方法相结合,建立了一个新的适用于桨-涡干扰(Blade-vortex interaction,BVI)噪声简化计算的方法。一方面,为推导桨-涡干扰噪声的解析表达式并简化运算过程,气动计算采用了基于实验的Beddoes修正涡系模型,噪声计算则使用Farassat 1A声学公式的载荷噪声项,并通过紧致源假设,实现了旋翼BVI噪声的解析推导;另一方面,为了分析直升机飞行参数对旋翼桨-涡干扰噪声的影响,将旋翼的飞行姿态与直升机旋翼气动计算模型相结合,建立了受飞行参数影响的BVI噪声声压计算模型。然后,进行了相关的算例计算,并与可得到的实验数据进行了对比,验证了所建立方法的有效性。在此基础上,应用该方法研究了桨-涡干扰状态下飞行参数对桨盘入流、桨-涡垂直间距这两个重要参数的影响,着重计算分析了斜下降飞行时出现强BVI噪声辐射的飞行航迹角和前进比范围,得出了有意义的结论。

关键词：直升机旋翼桨-涡干扰桨盘入流桨涡垂直间距降噪

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地面效应中悬停旋翼的自由尾迹计算

航空学报 2012年第12期33卷 2161-2170页

作者：辛冀李攀陈仁良南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室江苏南京210016

发展了一种具有良好收敛性的自由尾迹模型,用于对地面效应(IGE)状态下的旋翼悬停尾迹进行数值模拟。其中使用直涡元对桨尖涡丝进行离散,使用面元法模拟地面对流场的影响。针对以往类似研究中旋翼高度较低时自由尾迹迭代不易收敛的问题,... 详细信息

发展了一种具有良好收敛性的自由尾迹模型,用于对地面效应(IGE)状态下的旋翼悬停尾迹进行数值模拟。其中使用直涡元对桨尖涡丝进行离散,使用面元法模拟地面对流场的影响。针对以往类似研究中旋翼高度较低时自由尾迹迭代不易收敛的问题,引入了地下尾迹等比例修正并提出了环式地面面元分布等多项修改办法来改善计算模型的收敛性,同时这些改进也起到了削减计算量的作用。为了对新构建模型进行验证,以多个高度下的旋翼有地效状态为算例,对其尾迹几何结构进行了计算并与实验值进行了对比,结果显示二者符合得较好,证实了该模型具有较高的准确性。

关键词：旋翼自由尾迹地面效应面元法迭代收敛性