基于CFD的三角翼式涡发生器设计与分析

发布时间：2021-02-10 16:45

　　本文通过对三角形翼面的流场特性进行分析,提出了一种三角翼式新型旋涡发生装置用于模拟旋翼的桨尖涡。首先对三角翼式涡发生器进行了方案设计,建立了流场计算模型,应用StarCCM+软件对三角翼式涡发生器进行流场网格划分和数值计算,并利用Tecplot软件处理计算结果,获得旋涡的剖面速度分布;分别对三角翼后掠角、迎角和三角翼数量对涡发生器产生的旋涡结构和强度的影响进行了对比分析。在此基础上利用三维造型软件CATIA对三角翼式涡发生器进行结构设计,加工了三套三角翼式涡发生器试验模型,利用PIV流场测量系统测量了三角翼式涡发生器产生的旋涡剖面参数。通过将计算结果和试验结果进行对比分析验证了计算模型和计算结果的正确性,并且确定了与所用风源相匹配的三角翼式涡发生器参数。最后针对如何提高三角翼式涡发生器的旋涡强度提出了几点建议。本文的研究结果表明三角翼式涡发生器产生的旋涡结构与旋翼桨尖涡的结构基本一致,可以将其用于模拟旋翼桨尖涡进行桨涡干扰等试验。 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

直升机桨涡干扰示意图

图 1.2 翼段式涡发生器升机处于某些飞行状态时，旋翼桨尖涡尾涡会与尾桨发生垂直干扰（即涡线交），并产生噪声。2005 年，David R. Suttie 等人通过试验研究了桨涡干扰的该试验是在 Glasgow 大学的低速风洞内进行的。在风洞工作段竖直放置一段收缩段入口处安装一个只有一片桨叶的旋翼系统，用来产生桨尖涡（图 1.3）NACA0015，半径为 1.6m，弦长为 0.16m，桨叶为铰接式，通过挥舞铰、摆振旋转轴与变频率电机相连。首先利用自由尾迹法计算，确定旋翼脱出的桨尖涡

图 1.3 垂直干扰试验原理图为了探究悬停状态下的旋翼桨涡干扰气动特性与噪声特性ushik 等人构思了一种叫作桨叶-控制干扰-相互作用（B-CD的试验方法[9]。在平行干扰状态，桨涡干扰主要是一个从干扰。图 1.4 展示了一种典型的由旋涡诱导产生的二维速度图 1.4 旋涡诱导产生的剖面速度分布叶靠近旋涡时，垂直于桨叶的诱导速度先是减小，接着迅

【参考文献】：
期刊论文
[1]直流低速风洞收缩段的数值模拟研究[J]. 李海燕,王毅.  计测技术. 2012(01)
[2]PIV测量非定常自由来流中的三角翼前缘涡[J]. 史志伟,明晓.  空气动力学学报. 2006(04)
[3]三维PIV原理及其实现方法[J]. 陈钊,郭永彩,高潮.  实验流体力学. 2006(04)
[4]40°后掠角三角翼不同前缘形状对其气动特性影响的实验研究[J]. 白涛,王晋军.  实验流体力学. 2005(02)
[5]PIV测速原理与应用[J]. 杨小林,严敬.  西华大学学报(自然科学版). 2005(01)
[6]AS350B2直升机飞行噪声的试验研究[J]. 王华明,张强,胡章伟,包劲松.  声学学报. 2003(02)
[7]双三角翼前缘剖面形状对涡运动的影响[J]. 阎超,桂永丰,黄贤禄,杨小锋.  航空学报. 2001(03)
[8]悬停旋翼的自由尾迹计算[J]. 徐国华,王适存.  南京航空航天大学学报. 1998(02)
[9]三角翼前缘分离涡场的实验研究[J]. 李京伯,齐孟卜.  空气动力学学报. 1987(02)

博士论文
[1]时间准确自由尾迹方法建模及（倾转）旋翼气动特性分析[D]. 李春华.南京航空航天大学 2007

硕士论文
[1]直升机尾桨噪声特性研究[D]. 黄汉超.南京航空航天大学 2010
[2]一种用于桨涡干扰噪声研究的涡发生器设计和分析[D]. 李伯舒.南京航空航天大学 2009



本文编号：3027673