【摘 要】
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倾转旋翼机兼具常规直升机的低速性能和固定翼飞机的高速巡航性能,能满足未来直升机的高飞行速度、长航程要求,是国内外重要研究方向。倾转旋翼机旋翼/机翼、机身的干扰、旋翼间的干扰相比于普通直升机的气动性能研究更为复杂。本文针对悬停状态倾转旋翼机的复杂干扰流场发展了一套高效的网格生成方法和数值计算方法,并编写了计算程序。采用多体嵌套网格系统,综合了网格单元分类、宿主单元搜索、物面距求解、八叉树笛卡尔网格生
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倾转旋翼机兼具常规直升机的低速性能和固定翼飞机的高速巡航性能,能满足未来直升机的高飞行速度、长航程要求,是国内外重要研究方向。倾转旋翼机旋翼/机翼、机身的干扰、旋翼间的干扰相比于普通直升机的气动性能研究更为复杂。本文针对悬停状态倾转旋翼机的复杂干扰流场发展了一套高效的网格生成方法和数值计算方法,并编写了计算程序。采用多体嵌套网格系统,综合了网格单元分类、宿主单元搜索、物面距求解、八叉树笛卡尔网格生成、基于涡量准则的自适应背景网格加密与疏化算法。在流场区域采用可压流雷诺平均方程,空间离散采用Jameson中心格式,湍流模型选用k-ωSST模型,时间推进采用双时间步隐式迭代。首先对C-T旋翼和课题组大扭度旋翼进行悬停流场及气动性能计算,将前者结果与文献值对比,然后进行孤立大扭度旋翼气动试验,将试验值与CFD（Computational Fluid Dynamics,计算流体力学）计算值对比,证实了本文方法用于旋翼流场的有效性。之后针对课题组倾转四旋翼机进行悬停状态的非定常干扰流场及旋翼/机翼气动力分布进行数值研究。研究结论表明:本文所开发的网格生成方法,能有效降低网格生成难度,准确模拟倾转四旋翼机旋翼的复杂运动,同时对桨尖涡具备较好的捕捉能力;所建立的数值计算方法,能准确模拟旋翼的复杂流场,计算精度较高,能准确的计算倾转旋翼的气动特性;在悬停状态,倾转四旋翼机前后机翼上表面均产生了“喷泉效应”,左右旋翼距离较远干扰极小,前后旋翼的干扰对旋翼拉力的影响约1%,但旋翼与机翼之间的干扰较大,同一旋翼右旋时对应机翼受力为旋翼拉力的16%,左旋时为旋翼拉力的10%。
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