舰载倾转旋翼机着舰域耦合流场数值模拟研究

发布时间：2024-02-21 18:52

　　倾转旋翼机是当前旋翼飞行器研究的热点,但有关舰载倾转旋翼机着舰域耦合流场的研究还很少。以两栖攻击舰(LHA)和V-22"鱼鹰"倾转旋翼机为研究对象,基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程和SST k-ω湍流模型对舰载倾转旋翼机着舰域耦合流场进行数值模拟研究,并探讨了不同着舰高度时机/舰耦合流场的相互作用。结果表明:倾转旋翼尾流会与舰船脱落涡、甲板舷涡以及舰岛艉涡发生较强的"涡-涡干扰"现象,加大了耦合流场的湍流强度;舰船流场的低频非稳态特征会导致旋翼桨盘气动载荷发生显著的波动,不利于飞行操纵;垂直降落过程中,舰船甲板会形成"前低后高"的压力分布特征,倾转旋翼RMS气动载荷值也会明显增加,降低了着舰安全性,且右旋翼RMS气动载荷值比左旋翼平均大一倍以上,这也表明右旋翼面临着更加严峻的气动环境。

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【部分图文】：

图1计算模型

本文以1∶48缩比的LHA舰船和V-22倾转旋翼机为研究对象,具体尺寸见文献[7-8]。首先,为了方便网格划分对计算模型进行适当的简化,LHA舰船忽略了舰岛上方无线电桅杆和雷达天线等较小特征,V-22倾转旋翼机则忽略发动机短舱等带来的影响,如图1所示。倾转旋翼采用动量源方法进行模....

图2舰载倾转旋翼机着舰流场网格划分示意图

为了保证舰船流场的求解精度,同时兼顾计算效率,本文采用切割体网格进行网格划分。如图2所示,计算区域设置为10L×8L×8L(L为舰船的特征长度)的长方体,在舰船甲板上方和倾转旋翼机附近进行网格加密设置,以加强对流场细节的捕捉,网格总数约为800万。在0°风向角下,计算域入口设置为....

图3LHA舰船模型着舰点位置分布图

由于缺少机舰耦合流场的相关试验数据,本节分别从孤立LHA舰船和ROBIN机身旋翼进行数值模拟方法的算例验证。在该数值计算中,x方向为船艏指向船艉,y方向为左舷指向右舷,z方向垂直向上。来流速度为6.858m/s,时间步长取0.001s。求解时间设置为2.5s。LHA舰船着舰....

图40°风向角下不同截面处速度标量云图对比

图4为这4个截面处的速度标量计算结果与风洞试验[10]的对比。可以看出,这4个截面处的速度梯度空间分布计算结果与试验值吻合较好。同时在着舰点2和7的甲板上方0.13m高度处设置监测点,并与文献[10]中的试验值和计算值进行对比,结果如图5所示。图中,横坐标为y向坐标与甲板宽度l....

本文编号：3905767