航空模型螺旋桨的气动性能研究-机械设计及理论专业论文.docxVIP

山东大学工程硕士学位论文 山东大学工程硕士学位论文 航空模型螺旋桨的气动性能分析 摘要 本文从提高航空模型螺旋桨效率的实际需要出发，目标是把现代计算流体力 学(CFD)技术引入航空模型螺旋桨的设计和分析中，有效地提高航模的气动性能 和设计水平，主要工作包括： 在螺旋桨固定尾涡模型升力面涡格法的基础上，建立自由尾涡模型，引进涡 核诱速修正，构造一种自由尾涡分析计算的松驰迭代格式，发展出了计及尾涡收 缩的螺旋桨性能计算的升力面涡格法软件，算例验证表明，算例计算结果有很大 的改善，且与实验结果符合良好。 基于涡流理论，引进有限桨叶数的修正，建立计及桨叶压缩性和粘性影响的 螺旋桨性能计算软件。算例验证表明，算例结果与参考文献结果完全重合。 基于Betz最小能量损失条件，建立了螺旋桨优化设计软件。算例验证表明， 算例计算结果与参考文献结果重合良好。 以某航模实际螺旋桨为例，利用上述软件，计算和分析了该螺旋桨性能，并 提出提高该螺旋桨效率的技术途径。分析表明，该螺旋桨桨叶压缩性影响较为严 重，可使设计点附近的螺旋桨效率降低9．5％～12％；该螺旋桨在前进比为0．2时 尾涡收缩量可达10％，该螺旋桨翼型沿展向配置不佳是导致螺旋桨效率偏低的主 要原因。 算例结果进一步表明：本文提出的方法可以很好地用于螺旋桨的优化设计和 性能分析。 关键词：螺旋桨、螺旋尾涡、自由涡、涡格法、升力面、性能分析。 Ill 山东大学1=稃硕士学位论文AERODYNAMIC 山东大学1=稃硕士学位论文 AERODYNAMIC PROPERrY ANALYSIS 0F AIRCR AFr-MODEL PROPELLER ABSTRACT In order to improve the design technique and the aerodynamic performance of UAV propellers，modem computational Fuild Dynamies(CFD)is introduced into the propeller design process and flow analysis in this thesis．Main research work carried out includes the following： Based on the lift surface method with undistorted wake model，a lift surface method with a free wake model established and the computer code to predict the performance of propellers is developed in which the velocity induced by vortex core is taken into account and an iterate relaxation algorithm of the free wake calculation is constructed． Examples show that the numerical results are in good agreement with experimental data available and the capacity is successfully extended to heavy loaded propeller． A more accurate method based on the vortex theory,taking account of the effects of compressibility and the number of blades is established and a computer code is developed． Based on the condition for Betz’S minimum energy loss，a optimal design code of propeller is developed．Example is found to be much satisfactory． By means of the above CFD codes，the aerodynamic performance of a UAV propeller is examined and the technogical approach of improving the efficiency of this propeller is raised．The results of analysis