【摘 要】
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为提高旋翼气动弹性耦合分析精度,在旋翼气动弹性耦合(CFD/CSD)研究中引入弹簧系统网格变形方法,建立了一套适合于旋翼气动载荷分析的CFD/CSD耦合方法.为了解决CFD/CSD耦合中关键的网格变形问题,旋翼桨叶贴体网格变形采用基于"ball-vertex"弹簧系统的动态网格方法,在网格节点周围引入"ball-vertex"概念,通过添加冗余约束,保证网格结点在变形过程中不会越过与该点所对应的对
【机 构】
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南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室,南京,210016
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为提高旋翼气动弹性耦合分析精度,在旋翼气动弹性耦合(CFD/CSD)研究中引入弹簧系统网格变形方法,建立了一套适合于旋翼气动载荷分析的CFD/CSD耦合方法.为了解决CFD/CSD耦合中关键的网格变形问题,旋翼桨叶贴体网格变形采用基于"ball-vertex"弹簧系统的动态网格方法,在网格节点周围引入"ball-vertex"概念,通过添加冗余约束,保证网格结点在变形过程中不会越过与该点所对应的对角面,从而避免了畸形网格单元的产生.旋翼流场计算采用基于N-S方程的CFD模块,对基于运动嵌套网格的空间流场进行求解,湍流模型采用B-L模型.结构分析采用基于中等变形梁理论的CSD模块,基于Hamilton变分原理建立旋翼桨叶动力学方程.首先对振荡NACA0012翼型的流场进行了求解,验证网格变形模块和CFD模块,然后采用UH-60A旋翼对结构动力学模块进行验证.在此基础上,计算了UH-60A旋翼桨叶在前飞状态下的气弹载荷,并与飞行测试数据进行了对比.计算结果表明,本文的弹簧系统网格变形方法可以有效适用于旋翼CFD/CSD耦合计算分析,提高了旋翼气弹载荷的预测精度.
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