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旋翼非定常气动特性CFD模拟的通用运动嵌套网格方法
  • ISSN号:1000-8055
  • 期刊名称:《航空动力学报》
  • 时间:0
  • 分类:V211.3[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
  • 作者机构:[1]南京航空航天大学航空宇航学院直升机旋翼动力学国家级重点实验室,南京210016
  • 相关基金:国家自然科学基金(11272150);江苏高校优势学科建设工程
中文摘要:

针对直升机旋翼非定常气动特性CFD模拟中的网格生成难题,提出了一套高效、通用的运动嵌套网格生成方法.首先,基于Poisson方程求解和翻折法生成旋翼桨叶的正交贴体网格.其次,针对旋翼桨计的扭转分布及变距、挥舞等复杂运动,建立了一套通用的洞单元识别的扰动衍射法;为保证洞包络面的封闭性,完善了挖洞过程中网格加密策略;在洞边界确立基础上,提出了一种高效、鲁棒的最小距离法贡献单元搜索的改进方法.在此基础上,建立了基于RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes)方程的旋翼非定常流场CFD模拟方法.最后,采用所建立的方法分别对悬停和前飞状态下的C-T(Caradonna-Tung)旋翼和7A(Helishape7A)旋翼的气动特性、桨尖涡的位置进行了计算,计算结果与试验值误差小于5%,验证了该运动嵌套网格生成方法在旋翼非定常气动特性CFD模拟中的有效性.

英文摘要:

Targeting the problem on grid generation for the CFD simulation of the un- steady aerodynamic characteristics of helicopter rotor, a highly-efficient and universal mov- ing-embedded grid generation method was proposed. Firstly, the orthogonal and body-fitted grid around rotor blade were generated by using Poisson equations and folding approach. Then, considering the twist distribution and the complex pitching, flagging motion of rotor blade, a method for the identification of hole cells named disturbance diffraction method was established. In order to ensure the closeness of hole envelope surface, the grid refinement strategy in the hole-cutting procedure was improved. Meanwhile, based upon the determina- tion of the hole boundary, an modified minimum distance scheme of donor element method with high efficiency and robustness was developed for searching the donor cells. On these ba- sis, the CFD simulation method for unsteady flowfield of rotor was conducted by solving the RANS (Reynolds-averaged Navier-Stokes) equations. Finally, the aerodynamic characteris- tics and location of the blade tip vortex for C-T (Caradonna-Tung) and 7A (Helishape 7A) rotors were simulated by the presented method in hovering and forward flight respectively.The errors of numerical results are less than 5% according to the experiment data, and the effectiveness of CFD simulation on the unsteady aerodynamic characteristics of different rotors is demonstrated.

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期刊信息
  • 《航空动力学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科协
  • 主办单位:中国航空学会
  • 主编:陶智
  • 地址:北京市海淀区学院路37号
  • 邮编:100191
  • 邮箱:JAP@buaa.edu.cn
  • 电话:010-82317410
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-8055
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2297/V
  • 邮发代号:
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  • 国内外数据库收录:
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