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南昌航空大学学报（自然科学版） 2015年第4期29卷 72-77页

作者：杜琪王琦林玉祥罗越南昌航空大学飞行器工程学院南昌330063

为减小端板几何参数对联翼布局气动特性的影响,运用正交试验法针对联翼布局中端板的3个角度参数设计实验方案,采用CFD方法对模型进行仿真计算,分析其升阻比和俯仰力矩特性。结果表明,偏转角为影响升阻比和俯仰力矩的主要因素,外倾角和... 详细信息

为减小端板几何参数对联翼布局气动特性的影响,运用正交试验法针对联翼布局中端板的3个角度参数设计实验方案,采用CFD方法对模型进行仿真计算,分析其升阻比和俯仰力矩特性。结果表明,偏转角为影响升阻比和俯仰力矩的主要因素,外倾角和纵向夹角对两者影响较小。优化后模型比基准模型升阻比高,静稳定性更好。研究结果可为联翼布局设计提供理论依据。

关键词：正交试验联翼布局端板参数气动优化

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联翼布局机翼端板气动分析及优化

联翼布局机翼端板气动分析及优化

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作者：杜琪南昌航空大学

学位级别：硕士

联翼布局作为一种非常规布局,因其拥有较轻的结构重量、较高的强度刚度、较小的诱导阻力、较大的升力系数等优点,现已逐渐进入人们的视野。该布局拥有前翼、后翼两对机翼,前翼后掠,后翼前掠,两者通过端板连接,故端板的几何参数变化对联... 详细信息

联翼布局作为一种非常规布局,因其拥有较轻的结构重量、较高的强度刚度、较小的诱导阻力、较大的升力系数等优点,现已逐渐进入人们的视野。该布局拥有前翼、后翼两对机翼,前翼后掠,后翼前掠,两者通过端板连接,故端板的几何参数变化对联翼布局的气动特性有较大影响。本文以半联翼布局模型为研究对象,采用CFD方法对模型进行仿真计算,并综合基于正交试验设计的直观分析法及方差分析法,针对联翼布局端板的多个几何参数进行了优化。本文主要完成了以下几方面的工作:首先,介绍了本论文的研究背景与意义,阐述了国内外对联翼布局的研究现状。根据国内外先进研究成果,确定研究方向。其次,介绍了研究过程中所采用的数值计算方法,包括流动控制方程、方程的离散与求解、湍流模型、边界条件以及网格划分方法。完成对三维模型的网格划分并验证模型在此数值方法中的可靠性。再次,根据飞机设计的原则确定联翼布局机翼的基本布局。在这个基本布局下分别研究了前翼后掠角和前后翼联结点位置这两者变化时对对联翼布局气动特性的影响。综合气动及结构等指标,联翼布局前翼后掠角不能太大也不能太小,前后翼联结点最佳位置为0.7倍左右的前翼半展长处。然后,研究了端板相对高度及截面形状变化时对联翼布局气动特性的影响。结果表明,随着端板高度的增加,升阻比先增大后减小,静稳定性随之增强,端板高度等于0.1倍的前翼半展长时升阻比最佳。端板截面形状对联翼布局气动特性影响较大,在迎风面积相同时,比起陡变外型端板,流线外型端板对升阻比的提高更有利。端板截面翼型最大厚度处不能过前也不能过后,取在中间偏后位置对提高联翼布局的升阻比更有利且操纵性更好。最后,基于正交试验设计方法对联翼布局端板的三个角度参数(外倾角A、偏转角B和纵向夹角C)的五个角度(-10°、-5°、0°、5°和10°)进行正交实验,选用正交表L25(56)得到25个角度参数构型组合。运用直接观察法确定出最优组合为ABC,即外倾角-5°,偏转角10°,纵向夹角-10°;利用方差分析法得知其中偏转角才是影响气动性能的主要因素。经过与基准构型比较,优化构型升阻比提高且静稳定性更好。

关键词：联翼布局端板参数气动特性数值仿真正交试验设计

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端板对CLT桨水动力及空泡性能的影响规律研究

端板对CLT桨水动力及空泡性能的影响规律研究

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作者：马开放哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

CLT(Contracted and Loaded Tip)桨相较于常规桨在叶梢处多了一个偏向压力面的端板,端板隔开了叶面与叶背之间的压力场,使得压力面与吸力面之间的压力差大于常规螺旋桨,从而提升螺旋桨的推力和效率,同时削弱梢涡强度。端板参数对CLT桨... 详细信息

CLT(Contracted and Loaded Tip)桨相较于常规桨在叶梢处多了一个偏向压力面的端板,端板隔开了叶面与叶背之间的压力场,使得压力面与吸力面之间的压力差大于常规螺旋桨,从而提升螺旋桨的推力和效率,同时削弱梢涡强度。端板参数对CLT桨的水动力、空泡及流场特性有着重要影响,因此对CLT桨端板进行变参数计算分析,探究端板影响CLT桨相关性能的机理规律,对CLT桨的优化设计将具有重要意义。为了探究端板参数对CLT螺旋桨性能影响的规律。先从相对简单的翼型梢部安装端板研究起,分析端板对翼型升阻特性以及梢涡影响。文章以NACA0015翼型为研究对象,首先对其升力与阻力进行数值计算,并与试验值进行对比,验证计算方法的可行性。然后在翼型梢部安装端板,并对端板进行变参数计算分析。研究表明,端板高度和倾角对翼型的升阻特性及流场有着重要影响。基于商业计算流体力学软件Star-CCM+对国际标模CLT桨P1727进行数值模拟,分析CLT桨的尾流场及梢涡特性,经与公开实验结果的比对分析,验证了计算方法的有效性,同时发现CLT的梢涡结构与尾涡演化规律和常规桨有很大不同。在对CLT桨P1727研究的基础上,探究端板参数对CLT桨敞水性能以及尾涡的影响。以P1727桨为原型桨,基于自编程序设计了具有不同端板参数的CLT桨,并对其敞水性能及尾涡进行了数值计算。研究表明,端板长度、倾角、宽度对CLT桨性能有着一定影响。增大端板长度对推力系数的提高是有限的,且端板长度对效率基本没有什么影响。但是,端板长度对尾流场梢涡的强度及演化规律具有一定的影响。端板较短时,叶背端板处的压力较小,梢涡较强,相邻桨叶梢涡之间相互融合的位置距离桨盘面中心越近;端板的倾角越大,CLT桨的推力与扭矩也越大,效率变化不明显,叶背端板处的压力越小,梢涡越强,相邻桨叶之间融合的越早;端板宽度较大时,CLT桨叶面的正压区域较多,从而推力较大,同时扭矩也较大,效率基本没有提升。端板宽度对梢涡强度与演化规律影响不是很大。最后,研究端板参数对CLT桨空化性能以及空化对桨水动力性能的影响。文章首先对标模桨E779A的空化性能进行数值计算,并与试验进行对比,验证了空化计算方法的可行性。然后对不同端板参数CLT桨的空化性能进行了计算分析。分析发现,桨叶表面空化发生的区域与低压区域基本一致,表明低压是造成空化的原因,且空化对推力系数具有负面影响。随着端板长度的减小,低压和空化区域逐渐向叶梢端板处发展,推力损失逐渐增大;随着端板倾角的增大,低压和空化区域逐渐向端板处蔓延,推力损失逐渐增大;随着端板宽度的增加,低压和空化区域逐渐向端板随边处偏移,但是推力损失相差不大。

关键词： CLT螺旋桨翼型尾涡空化端板参数

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