对转螺旋桨流场气动干扰数值模拟

发布时间：2024-03-06 22:26

　　基于结构网格动态面搭接技术,通过求解三维非定常雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方程,对单独螺旋桨(SRP)滑流流场进行了数值模拟,结果与风洞试验数据吻合良好,在此基础上深入研究了对转螺旋桨(CRP)的非定常滑流效应及前后桨之间的气动干扰现象。计算结果表明:所采用的非定常RANS方法能够良好刻画对转螺旋桨滑流流场的发展变化特征,适用于分析前后桨气动干扰特性。前后桨桨尖涡的复杂相互作用是导致对转螺旋桨气动干扰的直接原因,后桨桨尖涡对于前桨桨尖涡具有一定耗散作用。在气动干扰影响下,对转螺旋桨气动力会产生周期性波动,波动周期与螺旋桨桨叶数相关,6×6对转螺旋桨在1个旋转周期内产生了12次波动。气流穿过对转螺旋桨会发生两次加速,因此在相同工况下,对转螺旋桨的拉力系数和功率系数相比于单独螺旋桨分别增大约1倍,效率提升约1.5%。

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【部分图文】：

图１单桨风洞试验照片

第４期史文博等：对转螺旋桨流场气动干扰数值模拟图１单桨风洞试验照片Ｆｉｇ．１Ｓｉｎｇｌｅ－ｒｏｔａｔｉｎｇｐｒｏｐｅｌｌｅｒｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｔｅｓｔ表１风洞试验参数Ｔａｂｌｅ１Ｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｔｅｓｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓ序号马赫数Ｍａ攻角α／（°....

图２单桨计算模型

（４）η＝ＴＶ∞Ｐ（５）式中Ｔ为螺旋桨产生的拉力，ρ为空气密度，ｎｓ为螺旋桨转速，Ｄ为螺旋桨桨盘直径，Ｐ为螺旋桨的轴功率，Ｍ为扭矩，η为效率，Ｖ∞为来流速度［１８］。根据表１的四个状态进行风洞试验。２．３单桨模型与网格生成计算模型在风洞试验模型基础上稍作改进，移除尾部支杆，保留中....

图３单桨计算模型网格

旋桨的轴功率，Ｍ为扭矩，η为效率，Ｖ∞为来流速度［１８］。根据表１的四个状态进行风洞试验。２．３单桨模型与网格生成计算模型在风洞试验模型基础上稍作改进，移除尾部支杆，保留中心体，中心体长度为２Ｄ。桨叶几何形状和桨盘直径与风洞试验模型保持一致，桨叶角设定为４５．３°，顺着气流流动方....

图４风洞试验与非定常ＲＡＮＳ数值模拟方法结果对比

航空动力学报第３４卷图４风洞试验与非定常ＲＡＮＳ数值模拟方法结果对比Ｆｉｇ．４ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｒｅｓｕｌｔｓｏｆｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｔｅｓｔａｎｄｕｎｓｔｅａｄｙＲＡＮＳａｐｐｒｏａｃｈ表２风洞试验与非定常ＲＡＮＳ数值模拟结果误差对比Ｔａｂｌｅ２Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｗ....

本文编号：3920973