卷流旋翼布局设计及气动特性试验研究
发布时间：2021-09-22 01:52
卷流旋翼是一种新概念旋翼系统,它采用横流风扇替代常规旋翼的桨叶,由动力装置驱动横流风扇叶片旋转产生气动力并推动旋翼旋转,具有升力大、功率载荷大、气动效率高等优点。本文对横流风扇翼型的气动特性、卷流旋翼的气动特性、卷流旋翼的气动布局、操纵方式和结构设计等进行了初步研究,研制了一部卷流旋翼样机,并进行了悬停状态下的气动特性试验研究。论文主要研究内容如下:（1）对卷流旋翼二维翼型气动特性进行了数值模拟及分析。应用Fluent软件建模仿真,分析了来流速度大小、风扇转速和翼型主要几何参数对卷流旋翼翼型的气动性能影响。（2）分别采用CFD方法和叶素理论,分析了卷流旋翼主要参数对其气动性能的影响,为卷流旋翼布局设计提供参考依据。（3）提出了几种提高卷流旋翼气动性能的布局方案,对气动性能进行了分析对比,确定了最终的设计方案。（4）研究了带有后缘襟翼的风扇翼翼型的气动特性,为卷流旋翼的操纵提供参考依据。（5）设计并加工了一部卷流旋翼样机,用于开展气动特性试验研究。（6）进行了卷流旋翼悬停状态的气动特性试验,研究了卷流旋翼升力、功率、转速随风扇叶片转速的变化规律。论文研究结果对进一步开展卷流旋翼飞行器的设...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
横流风扇
南京航空航天大学硕士学位论文第一章 绪论1.1 引言横风扇翼（Cross flow fan）于 1892 年由法国工程师 Mortier 首先提出，这种风扇在圆周方向均匀布置多个叶片，风扇整体为长圆筒形状，其特点是空气两次流过风扇叶片，进气和排气方向处在同一平面，所排出的气体沿横流风扇宽度方向分布均匀，此种风扇的气流平稳，动压高，因而可以得到高速且宽度范围较大的平稳气流[1]。
横风扇翼（Cross flow fan）于 1892 年由法国工程师 Mortier 首先提出，这种风扇在圆周方向均匀布置多个叶片，风扇整体为长圆筒形状，其特点是空气两次流过风扇叶片，进气和排气方向处在同一平面，所排出的气体沿横流风扇宽度方向分布均匀，此种风扇的气流平稳，动压高，因而可以得到高速且宽度范围较大的平稳气流[1]。图 1.1 横流风扇 图 1.2 风扇翼1938 年，德国的一位工程师 Ackeret 首先提出了将横流风扇应用于飞行器上的设想。1998年，英国的 Peebles 进行了扇翼飞行器的首次飞行。Peebles 所设计的风扇翼结构如图 1.4 所示。其基本原理是，位于风扇翼前缘的横流风扇高速旋转，从而加大了机翼上表面空气的流速，使得机翼上下表面产生了压力差，而横流风扇内也会产生低压偏心涡，二者共同作用使得风扇翼能够产生较大的升力，同时气流被风扇加速后向后流动，也产生了推力[1]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]扇翼飞行器气动特性优化设计[J]. 李仁凤,乐贵高,马大为,陈帅. 空气动力学学报. 2017(06)
[2]基于扇翼机翼升推力机理的吹气机翼研究[J]. 杜思亮,唐正飞. 航空动力学报. 2017(11)
[3]纵列式双扇翼气动特性数值模拟与试验[J]. 杜思亮,唐正飞,赵文静,陈荟,王英宇. 北京航空航天大学学报. 2018(06)
[4]扇翼气动特性试验研究[J]. 杜思亮,唐荣培,唐正飞. 南京航空航天大学学报. 2017(03)
[5]风扇翼翼型气动特性研究[J]. 雷乾勇,朱清华. 南京航空航天大学学报. 2016(04)
[6]扇翼飞行器翼型附面层控制数值模拟[J]. 杜思亮,芦志明,唐正飞. 航空学报. 2016(06)
[7]串列式扇翼布局流动特性数值研究[J]. 史振海,杨未柱,路秀儒,岳珠峰. 航空学报. 2016(10)
[8]扇翼飞行器的研究进展与应用前景[J]. 孟琳,叶永强,李楠. 航空学报. 2015(08)
[9]扇翼流动机理数值模拟研究[J]. 杨康智,段旭鹏. 航空计算技术. 2014(03)
[10]嵌入式横流风扇翼型CFD分析方法[J]. 王苏娅. 电子设计工程. 2014(06)
硕士论文
[1]微型扇翼飞行器绕翼型流动的数值分析和实验研究[D]. 吴建军.华东理工大学 2015
[2]扇翼设计参数及翼面形状气动优化研究[D]. 刘向楠.南京航空航天大学 2015
[3]前缘小翼及开槽对扇翼气动性能影响分析[D]. 冯衬.南京航空航天大学 2015
[4]扇翼飞行器气动原理研究[D]. 庞冲.南京航空航天大学 2015
[5]面向飞行机器人的扇翼翼型数值分析与实验研究[D]. 邸南思.华东理工大学 2014
[6]风扇翼气动特性试验研究[D]. 唐荣培.南京航空航天大学 2014
[7]风扇翼内部偏心涡特性研究[D]. 吴浩东.南京航空航天大学 2012
[8]风扇翼非定常流动的数值分析[D]. 张银辉.南京航空航天大学 2012
本文编号：3402900
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
横流风扇
南京航空航天大学硕士学位论文第一章 绪论1.1 引言横风扇翼（Cross flow fan）于 1892 年由法国工程师 Mortier 首先提出，这种风扇在圆周方向均匀布置多个叶片，风扇整体为长圆筒形状，其特点是空气两次流过风扇叶片，进气和排气方向处在同一平面，所排出的气体沿横流风扇宽度方向分布均匀，此种风扇的气流平稳，动压高，因而可以得到高速且宽度范围较大的平稳气流[1]。
横风扇翼（Cross flow fan）于 1892 年由法国工程师 Mortier 首先提出，这种风扇在圆周方向均匀布置多个叶片，风扇整体为长圆筒形状，其特点是空气两次流过风扇叶片，进气和排气方向处在同一平面，所排出的气体沿横流风扇宽度方向分布均匀，此种风扇的气流平稳，动压高，因而可以得到高速且宽度范围较大的平稳气流[1]。图 1.1 横流风扇 图 1.2 风扇翼1938 年，德国的一位工程师 Ackeret 首先提出了将横流风扇应用于飞行器上的设想。1998年，英国的 Peebles 进行了扇翼飞行器的首次飞行。Peebles 所设计的风扇翼结构如图 1.4 所示。其基本原理是，位于风扇翼前缘的横流风扇高速旋转，从而加大了机翼上表面空气的流速，使得机翼上下表面产生了压力差，而横流风扇内也会产生低压偏心涡，二者共同作用使得风扇翼能够产生较大的升力，同时气流被风扇加速后向后流动，也产生了推力[1]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]扇翼飞行器气动特性优化设计[J]. 李仁凤,乐贵高,马大为,陈帅. 空气动力学学报. 2017(06)
[2]基于扇翼机翼升推力机理的吹气机翼研究[J]. 杜思亮,唐正飞. 航空动力学报. 2017(11)
[3]纵列式双扇翼气动特性数值模拟与试验[J]. 杜思亮,唐正飞,赵文静,陈荟,王英宇. 北京航空航天大学学报. 2018(06)
[4]扇翼气动特性试验研究[J]. 杜思亮,唐荣培,唐正飞. 南京航空航天大学学报. 2017(03)
[5]风扇翼翼型气动特性研究[J]. 雷乾勇,朱清华. 南京航空航天大学学报. 2016(04)
[6]扇翼飞行器翼型附面层控制数值模拟[J]. 杜思亮,芦志明,唐正飞. 航空学报. 2016(06)
[7]串列式扇翼布局流动特性数值研究[J]. 史振海,杨未柱,路秀儒,岳珠峰. 航空学报. 2016(10)
[8]扇翼飞行器的研究进展与应用前景[J]. 孟琳,叶永强,李楠. 航空学报. 2015(08)
[9]扇翼流动机理数值模拟研究[J]. 杨康智,段旭鹏. 航空计算技术. 2014(03)
[10]嵌入式横流风扇翼型CFD分析方法[J]. 王苏娅. 电子设计工程. 2014(06)
硕士论文
[1]微型扇翼飞行器绕翼型流动的数值分析和实验研究[D]. 吴建军.华东理工大学 2015
[2]扇翼设计参数及翼面形状气动优化研究[D]. 刘向楠.南京航空航天大学 2015
[3]前缘小翼及开槽对扇翼气动性能影响分析[D]. 冯衬.南京航空航天大学 2015
[4]扇翼飞行器气动原理研究[D]. 庞冲.南京航空航天大学 2015
[5]面向飞行机器人的扇翼翼型数值分析与实验研究[D]. 邸南思.华东理工大学 2014
[6]风扇翼气动特性试验研究[D]. 唐荣培.南京航空航天大学 2014
[7]风扇翼内部偏心涡特性研究[D]. 吴浩东.南京航空航天大学 2012
[8]风扇翼非定常流动的数值分析[D]. 张银辉.南京航空航天大学 2012
本文编号：3402900
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