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耦合多螺旋桨滑流影响的低雷诺数机翼设计
  • ISSN号:1000-6893
  • 期刊名称:《航空学报》
  • 时间:0
  • 分类:V211[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程;航空宇航科学技术]
  • 作者机构:[1]西北工业大学航空学院,西安710072, [2]西北工业大学无人机特种技术重点实验室,西安710065
  • 相关基金:民机专项(MIZ-2015-F-009); 陕西省科技统筹(2015KTCQ01-78)
中文摘要:

以某型手抛式太阳能无人机(UAV)模型为对象进行考虑多螺旋桨滑流影响的低雷诺数机翼平面形状设计研究。首先,基于升力面理论发展了准定常求解多螺旋桨/机翼相互气动干扰问题的涡格法(VLM)程序,并采用建立参考翼型气动特性数据库的形式发展了相关低雷诺数修正(LRC)方法;然后,通过对翼型、低雷诺数机翼及单螺旋桨/机翼算例的数值模拟及与相关实验结果的对比,验证了本文数值方法具备模拟低雷诺数复杂流动问题的可靠性及准确性;最后,对某型手抛式太阳能无人机简化拉力多螺旋桨/机翼模型进行了直接优化设计及反设计,并通过具有较高精度的CFD准定常求解技术对优化结果进行了验证。结果表明:以CFD方法计算结果为参考,本文涡格法程序及低雷诺数修正方法能够准确高效地计算相关低雷诺数复杂流动问题;传统未考虑多螺旋桨滑流影响的设计机翼在实际螺旋桨工作状态下将偏离设计点,机翼气动特性得不到提高;考虑螺旋桨滑流影响的优化设计方法能够有效改善机翼阻力特性,相对应地,在设计状态下优化机翼总阻力能够降低19.52counts。

英文摘要:

Based on a certain hand-throw solar-powered unmanned aerial vehicle(UAV),the optimization design approaches for low-Reynolds-number wing coupled with multiple propellers induced effects are studied.The corresponding quasi-steady procedure based on the vortex lattice method(VLM)of lifting line theory and the low Reynolds correction(LRC)method based on the reference airfoil aerodynamic properties database are developed to simulate the multiple propellers/wing aerodynamic interference at low Reynolds numbers.The reliability and accuracy of the simplified numerical method(VLM procedure and LRC method)are testified with several cases studies and their comparison with experimental results.Both the direct optimization design and inverse design of the simplified hand-throw solar-powered UAV model in tractor configuration are conducted,and the optimization results are examined with high-accuracy CFD technique.It shows that(a)the low-Reynoldsnumber flow can be simulated by the VLM-LRC method efficiently and accurately;(b)the aerodynamic properties of the optimal wing cannot be improved when the propeller slipstream effect is not taken into consideration in the conventional design approach;(c)the wing drag performance can be greatly improved with the optimization approach that takes into account the multiple propeller slipstream effects,and the optimized wing has a drag reduction of 19.52 counts at the design state.

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期刊信息
  • 《航空学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国航空学会
  • 主编:孙晓峰
  • 地址:北京海淀区学院路37号
  • 邮编:100083
  • 邮箱:hkxb@buaa.edu.cn
  • 电话:010-82317058 82318016
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6893
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1929/V
  • 邮发代号:82-148
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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