扇翼飞行器气动原理研究

发布时间：2017-10-28 06:19

  本文关键词：扇翼飞行器气动原理研究

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【摘要】：扇翼飞行器的升、推力系统由固定机翼和嵌入其前缘上部的横流风扇组成。旋转的横流风扇使得扇翼周围的流场较为复杂,既有扇翼外部的绕流流动、又有扇翼内部的涡旋流动,还有一部分气流被叶片以较高的速度排出。这加大了从理论方面对扇翼气动原理进行研究的难度。因此,国内外研究人员主要从数值模拟和风洞试验两个方面对扇翼气动特性进行研究。然而,为了掌握扇翼飞行器的原理,有必要对其进行深入的理论分析。本文在已有的扇翼飞行器研究成果的基础上,根据扇翼的几何特征及其周围空气复杂的流动特性,将扇翼气动原理研究问题分解成四类具有代表性的空气动力学问题。分别利用滑流理论、叶素理论、涡流理论、翼型理论等方法对这四类问题进行理论研究。第一,根据扇翼的排气特征,建立扇翼滑流模型,并利用动量理论分析扇翼滑流产生的气动力及消耗功率。第二,利用叶素理论,对扇翼叶片周围的气流环境及其受力情况进行分析,求得扇翼叶片的气动力及消耗功率。第三,利用涡运动理论,分析扇翼内部偏心涡特性,并将扇翼前缘弧形槽上表面空气流动简化为平行平板间的流动,分析在偏心涡和叶片旋转共同影响下,弧形槽产生的压差升推力。第四,根据扇翼的绕流特征,将扇翼的固定机翼和横流风扇看做一个整体去研究,形成扇翼的厚翼型模型,利用翼型理论分析扇翼厚翼型的升推力。最后,本文分析了不同分析方法之间的联系,总结各部分的分析结果,求得扇翼的升推力系数及需用功率,并与试验结果进行了对比分析。
【关键词】：扇翼 气动原理 滑流理论 叶素理论 涡流理论 翼型理论
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V211
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-13
• 第一章 绪论13-18
• 1.1 引言13-14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.3 本文的主要研究内容16-18
• 第二章 扇翼滑流气动力分析18-25
• 2.1 概述18
• 2.2 扇翼滑流模型的建立18-19
• 2.3 扇翼滑流分析方法19-20
• 2.4 扇翼滑流诱导速度计算20-22
• 2.5 扇翼滑流气动力计算22-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第三章 扇翼叶片气动力分析25-46
• 3.1 概述25
• 3.2 叶素的选取及坐标系的定义25-26
• 3.3 叶素周围空气流动分析26-27
• 3.4 叶素受力分析27-30
• 3.5 叶片气动力与功率分析30-45
• 3.6 本章小结45-46
• 第四章 扇翼内部涡旋运动分析46-56
• 4.1 概述46
• 4.2 扇翼内部偏心涡模型的建立46-52
• 4.2.1 偏心涡运动的数值模拟46-50
• 4.2.2 偏心涡诱导速度的确定50-52
• 4.3 前缘弧形槽气动力分析52-55
• 4.3.1 偏心涡对弧形槽上表面流动的影响52
• 4.3.2 叶片旋转对弧形槽上表面流动的修正52-53
• 4.3.3 弧形槽压差升推力分析53-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第五章扇翼厚翼型气动力分析56-64
• 5.1 概述56-57
• 5.2 扇翼厚翼型气动特性的分析57
• 5.3 扇翼厚翼型数值模拟57-61
• 5.4 扇翼升阻力系数的确定61-62
• 5.5 本章小结62-64
• 第六章 扇翼气动原理总结与对比分析64-84
• 6.1 概述64
• 6.2 扇翼滑流、叶素分析结果及其对比分析64-67
• 6.3 扇翼气动原理总结67-68
• 6.4 扇翼气动力及功率的理论计算与试验结果对比分析68-80
• 6.4.1 气动力及功率随转速的变化68-71
• 6.4.2 气动力及功率随来流速度的变化71-73
• 6.4.3 气动力及功率随叶片安装角的变化73-77
• 6.4.4 气动力及功率随前缘开口角的变化77-80
• 6.5 扇翼气动力及功率的理论计算与数值模拟结果对比分析80-82
• 6.6 本章小结82-84
• 第七章 结束语84-86
• 7.1 本文的主要工作84
• 7.2 后续研究展望84-86
• 参考文献86-88
• 致谢88-89
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 王仁华;张海黎;黄同高;梁q;杨忠;;扇翼飞行器绕翼型流动数值研究[J];应用科技;2011年12期

2 姜海波;曹树良;程忠庆;;平板大攻角绕流升力和阻力系数的计算[J];应用力学学报;2011年05期

3 蒋甲利;牛中国;刘捷;许相辉;;扇翼飞行器机翼布局研究[J];航空科学技术;2009年03期

4 王嘉冰;刘飞;刘敏;张瑜;杨昆;吴克启;;贯流风扇偏心涡非定常特性研究[J];工程热物理学报;2008年07期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 吴浩东;风扇翼内部偏心涡特性研究[D];南京航空航天大学;2012年

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本文编号：1107011