不同分布式螺旋桨转向组合下的机翼滑流效应研究
发布时间：2021-04-13 03:47
目前航空喷气式发动机仍为运输类飞行器的主要动力且仍在不断进步,但关于未来航空运输的分布式螺旋桨推进、分布式涵道推进等各类电推进概念研究早已开始,并将成为未来运输类航空飞行器的核心竞争力。文中首先采用等效盘方法对单独螺旋桨进行算例验证,计算得到的拉力、扭矩与试验结果吻合较好,且与非定常时间平均的滑流速度分布相近;然后,基于雷诺平均N-S方程,结合SA湍流模型,运用无厚度圆盘代替真实分布式螺旋桨,完成四种分布式螺旋桨旋转组合下的机翼滑流效应研究;最后,对单个螺旋桨正反转情况下的滑流效应进行研究,特别是单个螺旋桨滑流对机翼升阻力增量影响情况。分析结果表明:四种分布式螺旋桨转向组合下的滑流效应均引起机翼升阻力增大;机翼升力与其上下表面吸力峰数量关系密切,而分布式螺旋桨的转向组合直接决定了机翼吸力峰数量,特别是翼尖螺旋桨转向;相邻桨叶转向相反时,其转轴中间位置桨叶均处于上行或下行状态,使得转轴中间区域机翼前缘吸力相对转向同向状态有所加强或减弱;翼尖螺旋桨逆翼尖涡方向旋转具有增升减阻效果,反之则增阻减升。
【文章来源】：空气动力学学报. 2019,37(01)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
图１等效盘模型原理示意图［２０］Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅａｃｔｕａｔｏｒｍｏｄｅｌｍｅｔｈｏｄ
算例主要参考单桨风洞试验结果，验证等效盘方法计算的拉力扭矩特性，同时采用非定常计算得到的滑流速度分布，验证等效盘方法计算的滑流效应。关于该计算平台的机翼算例验证可参考文献［２７］等研究工作。２．１研究对象研究对象为某螺旋桨试验外形，该螺旋桨为六叶桨，直径约为０．５ｍ，为避免弹性变形对结果影响，桨叶采用复合材料提高刚度。风洞试验在法宇航Ｆ１增压风洞完成，试验风速为５０～７９ｍ／ｓ，前进比范围为０．９２～１．４８，如图２所示。图２螺旋桨风洞试验图Ｆｉｇ．２Ｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｔｅｓｔｓｆｏｒｐｒｏｐｅｌｌｅｒ２．２计算网格及方法定常计算网格为全对接结构网格，桨毂前段真实螺旋桨采用无厚度圆盘替代，Ｏ型结构拓扑，全模网格量约７６万，图３给出了螺旋桨定常网格示意图。图３螺旋桨定常网格示意图Ｆｉｇ．３Ｓｔｅａｄｙｇｒｉｄｏｆｓｉｎｇｌｅｐｒｏｐｅｌｌｅｒ非定常计算采用动态拼接网格技术，网格量为１４００万，其中旋转域网格量９５０万，静止域４５０万，总网格块数４０２块。图４给出螺旋桨非定常网格示意图。图４螺旋桨非定常网格示意图Ｆｉｇ．４Ｕｎｓｔｅａｄｙｇｒｉｄｏｆｓｉｎｇｌｅｐｒｏｐｅｌｌｅｒ１９第１期杨小川等：不同分布式螺旋桨转向组合下的机翼滑流效应研究
验外形，该螺旋桨为六叶桨，直径约为０．５ｍ，为避免弹性变形对结果影响，桨叶采用复合材料提高刚度。风洞试验在法宇航Ｆ１增压风洞完成，试验风速为５０～７９ｍ／ｓ，前进比范围为０．９２～１．４８，如图２所示。图２螺旋桨风洞试验图Ｆｉｇ．２Ｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｔｅｓｔｓｆｏｒｐｒｏｐｅｌｌｅｒ２．２计算网格及方法定常计算网格为全对接结构网格，桨毂前段真实螺旋桨采用无厚度圆盘替代，Ｏ型结构拓扑，全模网格量约７６万，图３给出了螺旋桨定常网格示意图。图３螺旋桨定常网格示意图Ｆｉｇ．３Ｓｔｅａｄｙｇｒｉｄｏｆｓｉｎｇｌｅｐｒｏｐｅｌｌｅｒ非定常计算采用动态拼接网格技术，网格量为１４００万，其中旋转域网格量９５０万，静止域４５０万，总网格块数４０２块。图４给出螺旋桨非定常网格示意图。图４螺旋桨非定常网格示意图Ｆｉｇ．４Ｕｎｓｔｅａｄｙｇｒｉｄｏｆｓｉｎｇｌｅｐｒｏｐｅｌｌｅｒ１９第１期杨小川等：不同分布式螺旋桨转向组合下的机翼滑流效应研究
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于非结构重叠网格的螺旋桨滑流非定常数值模拟[J]. 龚小权,马明生,张健,周乃春. 航空动力学报. 2018(02)
[2]考虑螺旋桨滑流影响的双发涡桨飞机气动特性研究[J]. 王伟,段卓毅,耿建中,王斌,丁兴志. 西北工业大学学报. 2017(06)
[3]TRIP软件的静气动弹性计算模块开发及精度验证[J]. 孙岩,黄勇,王运涛,孟德虹,王昊. 空气动力学学报. 2017(05)
[4]分布式电推进飞机电力系统研究综述[J]. 孔祥浩,张卓然,陆嘉伟,李进才,于立. 航空学报. 2018(01)
[5]短舱对螺旋桨滑流影响的IDDES数值模拟[J]. 陈荣钱,王旭,尤延铖. 航空学报. 2016(06)
[6]新能源电动飞机发展与挑战[J]. 黄俊,杨凤田. 航空学报. 2016(01)
[7]螺旋桨非定常滑流的高效数值模拟研究[J]. 杨小川,王运涛,王光学,张玉伦. 空气动力学学报. 2014(03)
[8]基于激励盘理论的螺旋桨滑流数值模拟研究[J]. 夏贞锋,罗淞,杨永. 空气动力学学报. 2012(02)
[9]螺旋桨滑流与机翼之间气动干扰影响研究[J]. 张刘,白俊强,李华星,朱军. 航空计算技术. 2012(02)
[10]螺旋桨非定常滑流数值模拟[J]. 许和勇,叶正寅. 航空动力学报. 2011(01)
本文编号：3134554
【文章来源】：空气动力学学报. 2019,37(01)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
图１等效盘模型原理示意图［２０］Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅａｃｔｕａｔｏｒｍｏｄｅｌｍｅｔｈｏｄ
算例主要参考单桨风洞试验结果，验证等效盘方法计算的拉力扭矩特性，同时采用非定常计算得到的滑流速度分布，验证等效盘方法计算的滑流效应。关于该计算平台的机翼算例验证可参考文献［２７］等研究工作。２．１研究对象研究对象为某螺旋桨试验外形，该螺旋桨为六叶桨，直径约为０．５ｍ，为避免弹性变形对结果影响，桨叶采用复合材料提高刚度。风洞试验在法宇航Ｆ１增压风洞完成，试验风速为５０～７９ｍ／ｓ，前进比范围为０．９２～１．４８，如图２所示。图２螺旋桨风洞试验图Ｆｉｇ．２Ｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｔｅｓｔｓｆｏｒｐｒｏｐｅｌｌｅｒ２．２计算网格及方法定常计算网格为全对接结构网格，桨毂前段真实螺旋桨采用无厚度圆盘替代，Ｏ型结构拓扑，全模网格量约７６万，图３给出了螺旋桨定常网格示意图。图３螺旋桨定常网格示意图Ｆｉｇ．３Ｓｔｅａｄｙｇｒｉｄｏｆｓｉｎｇｌｅｐｒｏｐｅｌｌｅｒ非定常计算采用动态拼接网格技术，网格量为１４００万，其中旋转域网格量９５０万，静止域４５０万，总网格块数４０２块。图４给出螺旋桨非定常网格示意图。图４螺旋桨非定常网格示意图Ｆｉｇ．４Ｕｎｓｔｅａｄｙｇｒｉｄｏｆｓｉｎｇｌｅｐｒｏｐｅｌｌｅｒ１９第１期杨小川等：不同分布式螺旋桨转向组合下的机翼滑流效应研究
验外形，该螺旋桨为六叶桨，直径约为０．５ｍ，为避免弹性变形对结果影响，桨叶采用复合材料提高刚度。风洞试验在法宇航Ｆ１增压风洞完成，试验风速为５０～７９ｍ／ｓ，前进比范围为０．９２～１．４８，如图２所示。图２螺旋桨风洞试验图Ｆｉｇ．２Ｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｔｅｓｔｓｆｏｒｐｒｏｐｅｌｌｅｒ２．２计算网格及方法定常计算网格为全对接结构网格，桨毂前段真实螺旋桨采用无厚度圆盘替代，Ｏ型结构拓扑，全模网格量约７６万，图３给出了螺旋桨定常网格示意图。图３螺旋桨定常网格示意图Ｆｉｇ．３Ｓｔｅａｄｙｇｒｉｄｏｆｓｉｎｇｌｅｐｒｏｐｅｌｌｅｒ非定常计算采用动态拼接网格技术，网格量为１４００万，其中旋转域网格量９５０万，静止域４５０万，总网格块数４０２块。图４给出螺旋桨非定常网格示意图。图４螺旋桨非定常网格示意图Ｆｉｇ．４Ｕｎｓｔｅａｄｙｇｒｉｄｏｆｓｉｎｇｌｅｐｒｏｐｅｌｌｅｒ１９第１期杨小川等：不同分布式螺旋桨转向组合下的机翼滑流效应研究
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于非结构重叠网格的螺旋桨滑流非定常数值模拟[J]. 龚小权,马明生,张健,周乃春. 航空动力学报. 2018(02)
[2]考虑螺旋桨滑流影响的双发涡桨飞机气动特性研究[J]. 王伟,段卓毅,耿建中,王斌,丁兴志. 西北工业大学学报. 2017(06)
[3]TRIP软件的静气动弹性计算模块开发及精度验证[J]. 孙岩,黄勇,王运涛,孟德虹,王昊. 空气动力学学报. 2017(05)
[4]分布式电推进飞机电力系统研究综述[J]. 孔祥浩,张卓然,陆嘉伟,李进才,于立. 航空学报. 2018(01)
[5]短舱对螺旋桨滑流影响的IDDES数值模拟[J]. 陈荣钱,王旭,尤延铖. 航空学报. 2016(06)
[6]新能源电动飞机发展与挑战[J]. 黄俊,杨凤田. 航空学报. 2016(01)
[7]螺旋桨非定常滑流的高效数值模拟研究[J]. 杨小川,王运涛,王光学,张玉伦. 空气动力学学报. 2014(03)
[8]基于激励盘理论的螺旋桨滑流数值模拟研究[J]. 夏贞锋,罗淞,杨永. 空气动力学学报. 2012(02)
[9]螺旋桨滑流与机翼之间气动干扰影响研究[J]. 张刘,白俊强,李华星,朱军. 航空计算技术. 2012(02)
[10]螺旋桨非定常滑流数值模拟[J]. 许和勇,叶正寅. 航空动力学报. 2011(01)
本文编号：3134554
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