耦合滑流太阳能无人机阵风响应特性研究

发布时间：2024-05-16 21:02

　　针对太阳能无人机因追求极致的飞行效率,使得翼载荷越来越小、导致突风敏感的问题,采用多重参考坐标系法和网格速度法,对时变风场中耦合螺旋桨滑流影响的低雷诺数菱形翼布局太阳能无人机阵风响应特性进行了研究。首先,对多重参考坐标系法、网格速度法及低雷诺数数值模拟法进行了数值验证;接着,对菱形翼布局太阳能无人机时变风场中三个不同迎角下有无动力构型的阵风响应进行了数值模拟。研究表明:带动力构型升力系数阵风响应增量在各个迎角下均大于干净构型;随着阵风干扰幅值的增大,机翼的有效迎角逐步增大,带动力构型螺旋桨滑流影响逐步增强,桨后层流分离泡逐步消失;在滑流下洗区域,前缘负压力峰值逐步消失,上洗区域最大压力系数幅值相比干净构型大幅增加。

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【部分图文】：

图1螺旋桨-机翼构型

本文计算对象为菱形翼布局太阳能无人机,由前翼(Frt-wing)、后翼(Aft-wing)、外翼(Out-wing)组成,前翼后掠,后翼前掠,前后翼相互搭接,形成一个框架结构。这不仅能够有效增加飞机整体的刚度,还能有效增加太阳能电池片的铺设面积。飞机的展长为14.4m,弦长为0....

图2局部网格示意图

本文采用ICEM商业软件进行建模。由于计算对象具有对称性,为了提高计算效率,仅对一侧流场进行计算,因此采用半实体模型。无人机所处的非旋转区域采用结构网格建模,近壁面网格y+取0.5,网格量为450万;对螺旋桨所处的旋转区域采用非结构网格建模,网格量为200万。图2为建立的实体模型....

图3升力响应计算结果

通过NACA0006翼型[14]算例进行网格速度法准确性验证。在Ma=0.3,α=0°时,使翼型突然受到一个竖直向上、幅值为0.08倍自由来流的阵风。定义无量纲时间为:S=2V∞t/c,其中c为翼型的气动弦长。升力响应如图3所示。由图3可知,本文采用的网格速度法计算结果与文献值符....

图4螺旋桨拉力计算结果与试验结果对比

参考前文0.4064m×0.2032m双叶螺旋桨的静态地面试验结果,对MRF方法进行验证。试验参数取来流速度为0m/s,试验高度为450m。图4为螺旋桨拉力试验结果与MRF方法计算结果对比。可以看出,采用MRF方法计算螺旋桨拉力与试验结果符合良好,表明本文采用的方法可....

本文编号：3974905