基于非结构嵌套网格的涵道螺旋桨数值模拟.PDF

第 卷 第 期 空 气 动 力 学 学 报 ， ３１ ３ Ｖｏｌ．３１ Ｎｏ．３ 　 　 　 年 月 犃犆犜犃犃犈犚犗犇犢犖犃犕犐犆犃犛犐犖犐犆犃 ， ２０１３ ６ Ｊｕｎ．２０１３ 　 　 欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟 文章编号： （ ） ０２５８１８２５２０１３０３０３０６０４ 基于非结构嵌套网格的涵道螺旋桨数值模拟 许和勇，叶正寅 （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） 摘 要：基于非结构嵌套网格方法，通过求解可压缩 Ｅｕｌｅｒ方程对涵道螺旋桨系统的非定常流场进行了数值模拟， 　 并研究了桨尖间隙、螺旋桨位置、涵道尾扩张角等参数的影响规律。将计算区域分为相互重叠的旋转区域和静止 区域，旋转区域包含螺旋桨和旋转的桨毂，静止区域包含涵道和部分静止的桨毂，采用嵌套网格算法真实地模拟了 螺旋桨和涵道之间的相对旋转运动，得到了细致的螺旋桨流场。计算值和实验测量值的对比结果相一致。参数影 响研究表明，减小桨尖间隙、在一定范围内后移螺旋桨或增加尾扩张角，均可以提高涵道螺旋桨的气动性能。 关键词：非结构网格；嵌套网格；涵道螺旋桨；数值模拟 中图分类号： 文献标识码： Ｖ２１１．３ Ａ 　　　　 　　　　 桨的气动分析中，但对涵道螺旋桨动态旋转进行非定 ０ 引 言 　 　 常数值模拟的工作开展得较少。 涵道螺旋桨系统广泛应用于直升机的涵道尾桨、 本文基于非结构嵌套网格方法，对标准涵道螺旋 　　 　　 涵道式直升机、垂直起降飞机的直接升力部件等。涵 桨外形进行非定常Ｅｕｌｅｒ方程数值模拟，以得到涵道 道的存在使得滑流形式发生很大的改变，除了桨叶产 螺旋桨系统的拉力、功率参数和非定常流场特性，以 生拉力外，涵道上还产生附加拉力。与单独的螺旋桨 及相关参数的影响规律，为进一步研究高推进效率的 相比，涵道螺旋桨具有更好的气动特性、更高的安全 涵道螺旋桨系统提供一种较精确的数值模拟手段。 性以及更小的尺寸。 １ 计算模型与网格生成 由于螺旋桨和涵道之间存在相对旋转运动，而且 　 　　 其流场存在复杂的非定常涡系结构，因此涵道螺旋桨 涵道螺旋桨外形取自美国ＮＡＳＡ研究中心在２０ 　　 系统的数值模拟显得较为复杂。早期的升力线／升力 世纪 年代为研究垂直起降飞行器动力系统而进行 ６０ ［ ］