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倾转旋翼机动态干扰流场模拟方法研究

发布时间:2018-01-10 00:29

  本文关键词:倾转旋翼机动态干扰流场模拟方法研究 出处:《南京航空航天大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文


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【摘要】:倾转旋翼机是一种集直升机和固定翼飞机优点于一体的飞行器,它既能进行垂直起降又能实现高速巡航。在倾转旋翼机过渡飞行过程中,机身处于复杂的非定常气动环境中,旋翼与机翼/机身之间的相互气动干扰及其严重,对旋翼动态干扰流场进行研究具有十分重要的意义。过去,研究此类问题的手段主要是工程方法和风洞试验,但工程方法精度低,应用范围有限,风洞试验成本高,准备周期长。近年来,计算流体力学(CFD)的迅猛发展使其在旋翼流场问题研究中得到了广泛的应用,然而倾转旋翼机在过渡飞行过程中,不但短舱相对机翼转动,而且旋翼相对短舱以更高的速度旋转,在采用CFD方法模拟这个飞行过程时存在较大困难。本文主要针对倾转旋翼机过渡飞行动态过程模拟中存在的困难开展数值模拟方法研究,发展具有工程应用价值的计算软件,论文内容安排如下:首先对数值计算方法进行了介绍,包括空间离散方法、时间离散方法、边界条件、湍流模型以及低速预处理等;接下来在分析倾转旋翼机过渡飞行动态过程特点基础上,发展了基于动力盘模型和重叠网格技术发展了倾转旋翼动态干扰流场数值模拟方法,其中旋翼对流场的作用采用添加动量源项的方法来实现,并在流场计算前对旋翼进行配平工作,发动机短舱的倾转模拟则采用重叠网格技术;最后运用所建立的旋翼流场模拟方法,着重研究了倾转旋翼机飞行时的动态干扰流场特性,通过对一系列的算例进行数值计算,结果表明本文发展的倾转旋翼动态干扰流场模拟方法是高效和有效的。
[Abstract]:Tilting rotor is a kind of aircraft which integrates the advantages of helicopter and fixed-wing aircraft. It can not only take off and land vertically but also realize high speed cruising. The fuselage is in the complex unsteady aerodynamic environment, the mutual aerodynamic interference between the rotor and the wing / fuselage is serious, so it is very important to study the dynamic disturbance flow field of the rotor. The research methods of this kind of problems are mainly engineering methods and wind tunnel tests, but the precision of engineering methods is low, the scope of application is limited, the cost of wind tunnel tests is high, and the preparation period is long in recent years. With the rapid development of computational fluid dynamics (CFD), it has been widely used in the research of rotor flow field. However, during the transition flight, not only the short cabin is rotated relative to the wing. And the rotor's relatively short capsule rotates at a higher speed. It is difficult to simulate the flight process with CFD method. This paper mainly focuses on the difficulties in the simulation of the transient flight dynamic process of tilting rotorcraft. The content of this paper is as follows: firstly, the numerical method is introduced, including spatial discrete method, time discrete method and boundary condition. Turbulence model and low speed pretreatment; Then on the basis of analyzing the characteristics of the transient flight dynamic process of the tilting rotor, the numerical simulation method of the dynamic interference flow field of the tilting rotor is developed based on the power disk model and overlapping grid technology. The effect of rotor flow field is realized by adding momentum source term, and the rotor is leveled before flow field calculation, and the tilting simulation of engine short cabin is done by overlapping grid technique. Finally, using the established rotor flow field simulation method, the dynamic interference flow field characteristics of tilting rotor are studied emphatically, and a series of numerical examples are calculated. The results show that the developed dynamic interference flow field simulation method for tilting rotor is efficient and effective.
【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】:2016
【分类号】:V211.52

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本文编号:1403165

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