四旋翼轴距对下洗气流聚合及抗风扰能力的影响

发布时间：2021-06-06 05:58

　　旋翼轴距对下洗气流的聚合流动有重要影响。依据下洗气流形成过程,研究下洗气流与涡团挤压效果和涡干涉下洗气流低压聚合效应,并定义了旋翼下洗气流聚合度。采用Realizable k-ε湍流模型与滑移网格计算方法,并进行风速试验验证,探究多旋翼下洗气流间的聚合流动特性并分析下洗气流在不同聚合程度下的抗风扰能力。结果表明:多旋翼间隙内近地涡团的压缩是下洗气流间发生聚合现象的关键特征,下洗气流聚合现象使下游气流速度分布更加均匀,提高气流流动的稳定性。悬停状态下,旋翼距径比为1.1至1.4范围时,旋翼距径比越高,聚合程度越低。气流聚合现象有利于抵抗前飞来流的干扰,但前飞速度超出某一临界值时,下洗气流向下的流动形态被破坏,聚合现象对来流风扰的抵抗作用被削弱。 

【文章来源】：机械科学与技术. 2019,38(12)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

下洗气流形成示意图

机械科学与技术第38卷http://journals．nwpu．edu．cn/局部的空间限制，涡团间相互挤压并产生初步干涉。图2下洗气流与涡团挤压效果涡干涉下洗气流低压聚合效应，如图3所示。旋翼轴距减小后，两侧下洗气流对旋翼间隙中近地涡产生压迫，涡团间的干涉作用加剧，逐渐被分割、并压缩至间隙空间的上下两端。涡团位置改变使旋翼间隙内流速增大，则间隙内气流压强较外侧气流压强更小。在外侧高压作用下，两侧下洗气流向内弯折产生聚合，即在下洗气流间相互诱导和近地涡相互干涉的共同作用下产生下洗气流聚合效应。图3涡干涉下洗气流低压聚合效应下洗气流聚合过程中，旋翼间隙气流受下洗气流诱导存在一定速度。如图3，旋翼轴间中垂线上的点到两侧下洗气流垂直距离均相等，可认为该点处受两侧下洗气流影响程度相同。设O点为监测点，过O点的等高线上存在向下流动的最大速度Vmax，点O处的速度为VO，则点O受下洗气流诱导而产生的速度增率η可以表示为η=|VO－Vmax||Vmax|(1)式中:Vmax为O点等高线上的峰值速度，m/s;VO为点O的速度，m/s。不同轴距旋翼间下洗气流聚合度μ可以表示为μ=A·dη·h(2)式中:d为旋翼的直径，m;h为相邻旋翼间的轴距，m;A为放大系数;η为速度增率。下洗气流聚合临界状态为VO=0，代入式(1)和(2)可知临界聚合度μo，则下洗气流聚合程度可以表示为Δμ=μ－μo(3)式中:μ为聚合度;μo为临界聚合度。2计算模型2．1几何模型以小型四旋翼飞行器为对象，对植保无人机施药区域的流?

机械科学与技术第38卷http://journals．nwpu．edu．cn/局部的空间限制，涡团间相互挤压并产生初步干涉。图2下洗气流与涡团挤压效果涡干涉下洗气流低压聚合效应，如图3所示。旋翼轴距减小后，两侧下洗气流对旋翼间隙中近地涡产生压迫，涡团间的干涉作用加剧，逐渐被分割、并压缩至间隙空间的上下两端。涡团位置改变使旋翼间隙内流速增大，则间隙内气流压强较外侧气流压强更小。在外侧高压作用下，两侧下洗气流向内弯折产生聚合，即在下洗气流间相互诱导和近地涡相互干涉的共同作用下产生下洗气流聚合效应。图3涡干涉下洗气流低压聚合效应下洗气流聚合过程中，旋翼间隙气流受下洗气流诱导存在一定速度。如图3，旋翼轴间中垂线上的点到两侧下洗气流垂直距离均相等，可认为该点处受两侧下洗气流影响程度相同。设O点为监测点，过O点的等高线上存在向下流动的最大速度Vmax，点O处的速度为VO，则点O受下洗气流诱导而产生的速度增率η可以表示为η=|VO－Vmax||Vmax|(1)式中:Vmax为O点等高线上的峰值速度，m/s;VO为点O的速度，m/s。不同轴距旋翼间下洗气流聚合度μ可以表示为μ=A·dη·h(2)式中:d为旋翼的直径，m;h为相邻旋翼间的轴距，m;A为放大系数;η为速度增率。下洗气流聚合临界状态为VO=0，代入式(1)和(2)可知临界聚合度μo，则下洗气流聚合程度可以表示为Δμ=μ－μo(3)式中:μ为聚合度;μo为临界聚合度。2计算模型2．1几何模型以小型四旋翼飞行器为对象，对植保无人机施药区域的流?


本文编号：3213754