舰船流动控制对直升机着舰流场的影响研究
发布时间：2021-07-12 15:56
为了提高舰载直升机的起降安全性,基于CFD方法对LHA舰船进行了数值模拟。分析了0°风向角下的甲板流场特征,在此基础上开展舰船流动控制对直升机着舰域流场的影响研究。结果表明:舰船的舰艏和舰岛后方存在着明显的气流分离区,尤其是舰岛后方各种涡系相互掺混加大了湍流强度,对直升机着舰飞行不利;无侧风情况下,安装斜板和锯形挡板控制装置能够有效降低着舰域气流分离和涡的能量等级,而导流板装置控制效果则不明显;舰岛斜板装置导致其后方回流区尺寸减小,但下洗气流显著增加,从而降低直升机旋翼桨叶翼型截面的有效迎角,而锯形挡板装置总体控制效果相对较好。
【文章来源】：飞行力学. 2019,37(05)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
LHA舰船模型Fig．1LHAshipmodel
隳Ｐ臀???寸1∶48缩比模型，并忽略了船体中的无线电桅杆、雷达天线等较小特征。LHA舰船模型如图1所示。为了保证数值模拟的求解精度和船体周围流体充分发展，整个计算域设置为10L×8L×8L(L为舰船的特征长度)的长方体，以保证3个方向的截面均满足阻塞率不大于3%的要求［13］。计算域采用切割体网格进行划分，并对舰船周围区域、舰岛后方区域进行网格加密设置，网格总数约为160万。LHA舰船网格划分如图2所示。图1LHA舰船模型Fig．1LHAshipmodel图2LHA舰船网格划分示意图Fig．2SchematicdiagramofmeshgenerationforLHAship1.2边界条件和湍流模型在数值模拟计算中，将0°风向角时计算域来流入口设置为速度入口边界条件，与入口相对应的出口面设置为压力出口边界条件。海平面与舰船表面采用无滑移壁面条件，其余表面均设置为速度入口。湍流模型采用k-ω模型，以提高对舰船流场的捕捉精度。同时，为了满足CFL准则，基于来流速度和最小网格尺寸设置时间步长。1.3算例验证为了验证数值计算方法的准确性，本文针对LHA舰船缩比模型进行计算，并与文献［14］中的风洞试验和计算模拟结果进行对比。在该数值模拟中，坐标原点位于甲板中心线最前端，x方向沿纵向由舰艏指向船艉，y方向沿横向由左舷指向右舷。来流速度为6.858m/s，时间步长取0.001s。求解时间设置为2.5s，以保证流体至少流过2.5倍的船长。图3为LHA舰船模型着舰点位置分布图，在飞行甲板着舰点2，4，7，8上方设置4个截面。图3LHA舰船模型着舰点分布图Fig．3Distributionoflandingpointsof
设置时间步长。1.3算例验证为了验证数值计算方法的准确性，本文针对LHA舰船缩比模型进行计算，并与文献［14］中的风洞试验和计算模拟结果进行对比。在该数值模拟中，坐标原点位于甲板中心线最前端，x方向沿纵向由舰艏指向船艉，y方向沿横向由左舷指向右舷。来流速度为6.858m/s，时间步长取0.001s。求解时间设置为2.5s，以保证流体至少流过2.5倍的船长。图3为LHA舰船模型着舰点位置分布图，在飞行甲板着舰点2，4，7，8上方设置4个截面。图3LHA舰船模型着舰点分布图Fig．3DistributionoflandingpointsofLHAshipmodel4个截面中，在距离舰船甲板上方0.13m(5.206in)处设置监测点，以监测甲板上方z方向的第5期陈华健，等．舰船流动控制对直升机着舰流场的影响研究52
【参考文献】：
期刊论文
[1]风向对舰船甲板流场结构影响的数值研究[J]. 孙鹏,刘文峰,钟兢军,陈圣涛. 大连海事大学学报. 2016(01)
[2]风向变化产生的航母甲板涡结构特征研究[J]. 郜冶,刘长猛,贺征. 空气动力学学报. 2013(03)
[3]护卫舰气流场数值计算研究[J]. 郜冶,刘长猛. 哈尔滨工程大学学报. 2013(05)
[4]舰船舰面空气流场的CFD数值模拟探讨[J]. 曲飞,陆超,姜治芳,王涛. 中国舰船研究. 2009(05)
[5]上层建筑形式及布局对舰船空气流场的影响[J]. 洪伟宏,姜治芳,王涛. 中国舰船研究. 2009(02)
硕士论文
[1]舰船艉流场的控制及对直升机着舰飞行的影响研究[D]. 徐逸.南京航空航天大学 2018
[2]舰尾飞行甲板流场特性及流动控制研究[D]. 陆伟.南京航空航天大学 2014
本文编号：3280213
【文章来源】：飞行力学. 2019,37(05)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
LHA舰船模型Fig．1LHAshipmodel
隳Ｐ臀???寸1∶48缩比模型，并忽略了船体中的无线电桅杆、雷达天线等较小特征。LHA舰船模型如图1所示。为了保证数值模拟的求解精度和船体周围流体充分发展，整个计算域设置为10L×8L×8L(L为舰船的特征长度)的长方体，以保证3个方向的截面均满足阻塞率不大于3%的要求［13］。计算域采用切割体网格进行划分，并对舰船周围区域、舰岛后方区域进行网格加密设置，网格总数约为160万。LHA舰船网格划分如图2所示。图1LHA舰船模型Fig．1LHAshipmodel图2LHA舰船网格划分示意图Fig．2SchematicdiagramofmeshgenerationforLHAship1.2边界条件和湍流模型在数值模拟计算中，将0°风向角时计算域来流入口设置为速度入口边界条件，与入口相对应的出口面设置为压力出口边界条件。海平面与舰船表面采用无滑移壁面条件，其余表面均设置为速度入口。湍流模型采用k-ω模型，以提高对舰船流场的捕捉精度。同时，为了满足CFL准则，基于来流速度和最小网格尺寸设置时间步长。1.3算例验证为了验证数值计算方法的准确性，本文针对LHA舰船缩比模型进行计算，并与文献［14］中的风洞试验和计算模拟结果进行对比。在该数值模拟中，坐标原点位于甲板中心线最前端，x方向沿纵向由舰艏指向船艉，y方向沿横向由左舷指向右舷。来流速度为6.858m/s，时间步长取0.001s。求解时间设置为2.5s，以保证流体至少流过2.5倍的船长。图3为LHA舰船模型着舰点位置分布图，在飞行甲板着舰点2，4，7，8上方设置4个截面。图3LHA舰船模型着舰点分布图Fig．3Distributionoflandingpointsof
设置时间步长。1.3算例验证为了验证数值计算方法的准确性，本文针对LHA舰船缩比模型进行计算，并与文献［14］中的风洞试验和计算模拟结果进行对比。在该数值模拟中，坐标原点位于甲板中心线最前端，x方向沿纵向由舰艏指向船艉，y方向沿横向由左舷指向右舷。来流速度为6.858m/s，时间步长取0.001s。求解时间设置为2.5s，以保证流体至少流过2.5倍的船长。图3为LHA舰船模型着舰点位置分布图，在飞行甲板着舰点2，4，7，8上方设置4个截面。图3LHA舰船模型着舰点分布图Fig．3DistributionoflandingpointsofLHAshipmodel4个截面中，在距离舰船甲板上方0.13m(5.206in)处设置监测点，以监测甲板上方z方向的第5期陈华健，等．舰船流动控制对直升机着舰流场的影响研究52
【参考文献】：
期刊论文
[1]风向对舰船甲板流场结构影响的数值研究[J]. 孙鹏,刘文峰,钟兢军,陈圣涛. 大连海事大学学报. 2016(01)
[2]风向变化产生的航母甲板涡结构特征研究[J]. 郜冶,刘长猛,贺征. 空气动力学学报. 2013(03)
[3]护卫舰气流场数值计算研究[J]. 郜冶,刘长猛. 哈尔滨工程大学学报. 2013(05)
[4]舰船舰面空气流场的CFD数值模拟探讨[J]. 曲飞,陆超,姜治芳,王涛. 中国舰船研究. 2009(05)
[5]上层建筑形式及布局对舰船空气流场的影响[J]. 洪伟宏,姜治芳,王涛. 中国舰船研究. 2009(02)
硕士论文
[1]舰船艉流场的控制及对直升机着舰飞行的影响研究[D]. 徐逸.南京航空航天大学 2018
[2]舰尾飞行甲板流场特性及流动控制研究[D]. 陆伟.南京航空航天大学 2014
本文编号：3280213
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