基于CFD方法的直升机旋翼/机身流场模拟及分析

基于动量源模型,建立了以N-S方程为控制方程的孤立旋翼下洗流场的求解方法,并进一步与机身流场的求解方法相结合,发展了旋翼/机身流场及其气动特性的数值模拟方法,并对不同设计参数对旋翼/机身干扰流场的影响进行了分析。具体研究内容如下: 作为前提和背景,本文首先简要介绍了CFD方法在直升机旋翼/机身流场模拟中的发展概况,指出了采用CFD方法进行旋翼/机身干扰流场研究及其气动特性分析的重要意义。 在第二章,针对直升机旋翼/机身流场的特点以及动量源方法对网格系统的要求,建立了一套适合于旋翼/机身流场计算的混合网格生成方法。 在第三章,结合桨叶的运动方式、几何特征及气动特性,建立了一个包含动量源项的N-S方程的旋翼流场计算方法。应用该方法进行了旋翼下洗流场的数值模拟,并与实验结果进行了对比,验证了计算方法的有效性。 基于围绕孤立机身的非结构网格生成技术,第四章建立了一个机身流场的N-S方程模拟方法。以“ROBIN机身”为算例,计算分析了离机身不同空间位置上的流场特性,并与实验结果进行了对比,得到了一些结论。 以上述建立的数值模拟方法和网格生成方法为基础,第五章组合成了一个旋翼/机身干扰流场的计算方法。采用该方法分别计算了孤立旋翼流场、单独机身流场以及旋翼/机身组合流场,并进行了对比分析。 第六章进行了不同设计参数对旋翼/机身干扰流场的影响研究。计算和分析了旋翼与机身的间距和旋翼半径这两个参数变化对流场的影响,得到了一些有意义的结果。