平流层飞艇高效螺旋桨设计与试验研究

发布时间：2017-04-27 16:17

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【摘要】： 平流层飞艇因其独特的长期驻空、机动定点、能耗低、安全性高的特点,应用前景极其广阔,可应用于科学研究、通信中继、管道和边境巡逻以及军事侦察等民用和军用领域。目前,国内外已经出现了一个研究平流层飞艇的热潮。螺旋桨推进系统是平流层飞艇的研制的关键技术之一,其性能的优劣决定了飞艇的成败。本文以紧密结合气球中心在研平流层飞艇项目的实际需要为指导思想,开展了平流层飞艇高效螺旋桨的研究,主要研究工作包括: 1.进行了国内外平流层环境螺旋桨翼型以及螺旋桨研究进展的调研,调查发现国外,关于平流层飞艇螺旋桨的研究已比较成熟,而国内的研究才刚刚起步,还处于仿真计算阶段; 2.进行了一系列基于CFD软件的计算分析,对影响螺旋桨性能的参数进行了详细研究。计算数据结果表明在高空低密度、低来流速度的情况下,选择合适的低雷诺数、高升阻比翼型,适当增大螺旋桨直径、桨叶宽度以及选择合适的翼型安装角,能在一定程度上提高螺旋桨的效率; 3.设计了试验平台,并进行了一系列试验,对CFD计算方法的正确性和准确度进行了验证。对比分析结果表明本文的CFD计算方法是可行的,计算结果满足工程使用要求,具有很大的参考性;试验台为以后进一步开展试验研究奠定了基础;同时,本文提出了关于进一步开展螺旋桨试验研究的一些想法。 4.设计了一族满足本文假定项目要求的螺旋桨,并且效率接近国内先进水平; 本文的研究具有以下意义:首先,本文在进行问题的研究时,采用了一种经过试验验证的计算分析方法,为进一步开展螺旋桨的设计和优化设计提供了一种方法以及较为详尽的数据参考;其次,本文所进行的螺旋桨设计的研究在一定程度上满足了在研项目的需要;同时,本文的研究在一定程度上弥补了气球中心在飞艇螺旋桨推进系统研究方面的空白;
【关键词】：平流层飞艇 螺旋桨设计 CFD计算 试验
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：V211.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1. 绪论8-19
• 1.1 研究背景和意义8-10
• 1.2 平流层飞艇螺旋桨设计综述10-17
• 1.2.1 平流层飞艇简述10-12
• 1.2.2 平流层环境12-14
• 1.2.3 平流层飞艇螺旋桨设计综述14-17
• 1.3 论文主要研究内容17-18
• 1.4 论文结构安排18-19
• 2. 平流层飞艇螺旋桨理论设计19-41
• 2.1 螺旋桨特性19-22
• 2.1.1 螺旋桨的几何特性19-20
• 2.1.2 螺旋桨的运动特性20-21
• 2.1.3 螺旋桨的空气动力特性21-22
• 2.2 螺旋桨设计理论22-32
• 2.2.1 动量理论23-24
• 2.2.2 叶素理论24-28
• 2.2.3 片条理论28-32
• 2.3 螺旋桨设计32-40
• 2.3.1 输入参数计算32-33
• 2.3.2 螺旋桨直径33-35
• 2.3.3 螺旋桨翼型35-37
• 2.3.4 螺旋桨宽度、安装角分布37-40
• 本章小结40-41
• 3. 平流层飞艇螺旋桨CFD 计算41-68
• 3.1 CFD 计算概述41-48
• 3.1.1 CFD 原理41-45
• 3.1.2 商用CFD 软件45-48
• 3.2 CFD 计算方法验证48-53
• 3.2.1 CFD 计算48-51
• 3.2.2 经验公式估算51
• 3.2.3 试验验证51-53
• 3.2.4 结论53
• 3.3 螺旋桨CFD 计算53-67
• 3.3.1 翼型的CFD 计算53-55
• 3.3.2 螺旋桨的CFD 计算55-67
• 本章小结67-68
• 4. 平流层飞艇螺旋桨试验68-75
• 4.1 试验相似理论68-70
• 4.2 螺旋桨模型试验70-73
• 4.3 螺旋桨实桨试验展望73-74
• 本章小结74-75
• 结论与展望75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-79
• 发表文章目录79
• 研究生期间其他主要工作79-80
• 附录80-86
• 附录A CFD 计算数据数据80-85
• 附录B 发动机试验数据85-86

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 程钰锋;聂万胜;李国强;;临近空间螺旋桨气动性能数值分析[J];飞行力学;2012年02期

2 聂万胜;罗世彬;丰松江;庄逢辰;;近空间飞行器关键技术及其发展趋势分析[J];国防科技大学学报;2012年02期

3 刘沛清;马利川;段中U

本文编号：330981