直升机着舰过程的流场数值模拟

发布时间：2020-10-13 17:45

　　 随着舰载直升机在舰船战斗体系中扮演着越来越重要的角色,其能否安全、快速起降决定了能否最大限度发挥舰船的海战能力。根据先前研究者们的理论和试验分析表明,直升机着舰区域的流场结构会对其起降过程产生较明显的影响。但在数值模拟方面,以前多是将舰船尾流场与旋翼流场分开讨论,再通过提取某一流场信息到另一流场中进行研究,却忽略了两种流场会发生相互作用的情况。本文综合考虑了两种流场相互干扰的特性,采用FLUENT、ICEM等商业软件,构建了舰船/直升机系统模型,对着舰域的耦合流场进行了数值模拟。主要研究内容如下:首先,通过动量源方法对旋翼流场进行了数值模拟,并对比试验数据,以验证该方法是否适用于模拟旋翼流场。其次,采用某型护卫舰为模型,研究了舰船来流风向、表面建筑物以及在航行过程中的倾斜、摇摆对舰船尾部流场的影响。然后,在舰船尾流场研究的基础上,结合动量源方法,采用某型直升机为模型对着舰域附近的耦合流场进行数值模拟,并与简单叠加流场做出对比,进一步证明该方法适用于研究耦合流场。再次,针对直升机着舰过程中流场的变化以及直升机各气动力的变化进行分析,研究机库门顶层遮挡物对旋翼及机身各气动力的影响,在此基础上根据来流风向的变化指出了适合直升机着舰的最佳路径。最后,对后续风洞试验所需的相似准则建立了数值计算模型,通过计算结果的分析,得到了适用于试验的缩比尺寸。通过本文的研究可知,采用6)-模型和混合网格能够有效模拟舰船尾流场的流场特性,并能进一步得到着舰域耦合流场的流动结构特征和流动参数分布规律,这对分析直升机着舰过程的受力情况和指导直升机的着舰方式有所助益。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V211.52;U674.70
【部分图文】：

=0 0 00 0 1/0000， 为当地音速, ，进一步可知这四个特征值代表了该 沿特征线 = ± 不变，称为 Rieman速问题，有 Riemann 不变量= += 内场法向速度值， 代表来流法向速度值变换，可得：= ( + )= ( + )法向速度和音速。

如图2.4 所示，两者转换关系如下：=cos sin sin cos sin0 cos sinsin sin cos cos cos× （2.20）其中， 代表桨盘侧倒角， 代表桨盘后倒角。显然，当桨盘处于悬停状态时， = = 0，( , , )为两种坐标系的原点，也即桨盘中心位置。

图 2.5 桨盘直角坐标系与桨盘圆柱坐标系关系图项推导的气流速度（包含了诱导速度）在计算域直角坐（2.21）转化为桨盘直角坐标系下的各方向的速一微元 为例，此时桨叶的方位角为 且微元所的剖面。图 2.6 微元剖面角度、来流及升阻力示意图记入桨叶的一阶挥舞项的情况为例，即 =
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本文编号：2839488