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直升机旋翼动态失速研究新进展
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作者 井思梦 招启军 +2 位作者 杨柳青 高远 赵国庆 《南京航空航天大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期205-225,共21页
半个多世纪以来,旋翼动态失速始终是直升机空气动力学领域的研究热点与难点。通过持续深入的探索,研究人员在旋翼动态失速的测量与预测、流动机理认知、流动控制以及快速建模等方面取得了重大进展。本文首先介绍了动态失速试验测量与数... 半个多世纪以来,旋翼动态失速始终是直升机空气动力学领域的研究热点与难点。通过持续深入的探索,研究人员在旋翼动态失速的测量与预测、流动机理认知、流动控制以及快速建模等方面取得了重大进展。本文首先介绍了动态失速试验测量与数值分析技术的发展情况,总结了当前技术水平,并剖析了这两类技术未来的发展方向。接着,从旋翼翼型、有限翼展机翼和旋翼等多个层面,系统梳理了动态失速机理的研究进展,对现有研究进行总结与分析,指出了当前研究存在的不足与难点。然后,阐述了旋翼动态失速流动控制方法的研究现状,对比了主动与被动流动控制各自的优缺点及发展潜力。最后,介绍了旋翼动态失速半经验模型的发展,特别指出近年来迅猛发展的人工智能技术,为半经验模型降低对试验数据的依赖、提升预测精度与效率带来了新契机。模态分解、数据驱动与机器学习等先进分析技术,为直升机旋翼动态失速研究注入了新活力,推动了相关研究的发展。可以预见,人工智能技术将在未来旋翼动态失速研究中发挥重要作用。 展开更多
关键词 动态失速 翼型 有限翼展机翼 旋翼 流动控制 半经验模型 人工智能
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旋翼翼型非定常来流动态失速力矩及阻尼特性研究
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作者 高远 赵国庆 +2 位作者 井思梦 招启军 陆凡 《南京航空航天大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期275-284,共10页
动态失速现象严重制约了直升机的飞行性能,文中为揭示非定常来流状态下气动力矩及阻尼特性变化的机理,采用有限体积方法、运动嵌套网格技术、Roe⁃MUSCL格式和S⁃A湍流模型构建旋翼翼型非定常流场数值模拟方法。在此基础上,对SC1095翼型... 动态失速现象严重制约了直升机的飞行性能,文中为揭示非定常来流状态下气动力矩及阻尼特性变化的机理,采用有限体积方法、运动嵌套网格技术、Roe⁃MUSCL格式和S⁃A湍流模型构建旋翼翼型非定常流场数值模拟方法。在此基础上,对SC1095翼型及其变形翼型在定常/非定常来流⁃变迎角状态下的非定常气动特性进行数值模拟。对比分析计算结果发现:动态失速涡(Dynamic stall vortex,DSV)的形成与对流是造成力矩失速的主要原因;后缘涡(Trailing edge vortex,TEV)导致DSV从翼型表面抬起是引起低头力矩系数峰值的主要因素;在本文的研究范围内,定常来流状态下翼型失速方式为前缘失速,非定常来流状态下受气动外形影响翼型失速方式存在前缘失速和后缘失速,其DSV的对流速度及强度显著小于定常来流状态,而各自来流状态下不同外形翼型DSV的对流速度差异较小。在定常、非定常来流状态下,翼型弯度、厚度和前缘半径的变化会引起力矩发散相位角、负阻尼相位角范围、低头力矩系数峰值及其相位角有规律地增大或减小。在不同来流状态下,翼型弯度、厚度和前缘半径的变化对DSV形成及其演化过程的影响规律不同。 展开更多
关键词 旋翼翼型 非定常来流 动态失速 俯仰力矩 气动阻尼
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基于贝叶斯优化方法的高速共轴对转螺旋桨桨叶气动外形优化设计
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作者 赵荣泽 王博 +2 位作者 曹德松 胡东根 招启军 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第3期67-77,I0002,共12页
共轴对转螺旋桨因其两桨间距小、相互间气动干扰显著,在气动和噪声方面存在着不容忽视的问题。本文构建了基于贝叶斯优化方法的高速共轴对转螺旋桨桨叶气动外形优化框架,以提升巡航状态气动效率为目标开展优化设计。优化框架中,为更准... 共轴对转螺旋桨因其两桨间距小、相互间气动干扰显著,在气动和噪声方面存在着不容忽视的问题。本文构建了基于贝叶斯优化方法的高速共轴对转螺旋桨桨叶气动外形优化框架,以提升巡航状态气动效率为目标开展优化设计。优化框架中,为更准确地评估两桨间气动干扰、高速条件下空气压缩性和复杂桨叶外形对高速共轴对转螺旋桨气动特性的影响,采用基于RANS方程的多重参考坐标系方法评估其气动性能;构建Kriging代理模型以描述样本点输入与响应之间的关系,并使用组合加点准则提高寻优效率;结合气动和结构特性,分别对前、后桨的弦长、扭转和前/后掠分布进行参数化。在考虑整流罩和旋转轴影响的情况下,得出的优化方案综合气动效率达到0.8413,相较于初步方案提升约1.53%;优化方案的前、后桨载荷分别约在0.75R和0.7R处达到峰值。本文最终得到的优化设计方案,揭示了高效率的高速共轴对转螺旋桨桨叶的外形特征。 展开更多
关键词 共轴对转螺旋桨 气动优化设计 代理优化 加点准则 多重参考坐标系
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新型复合式构型直升机气动干扰特性分析
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作者 梁家辉 张夏阳 招启军 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第3期922-932,共11页
综合共轴双旋翼直升机高悬停效率和操纵效率的特点及双推力螺旋桨复合式直升机高速前飞性能的优势,将共轴双旋翼应用到双推力螺旋桨复合式直升机上。以X3复合式直升机为基准,将单旋翼改为共轴双旋翼。为研究共轴双旋翼对复合式直升机气... 综合共轴双旋翼直升机高悬停效率和操纵效率的特点及双推力螺旋桨复合式直升机高速前飞性能的优势,将共轴双旋翼应用到双推力螺旋桨复合式直升机上。以X3复合式直升机为基准,将单旋翼改为共轴双旋翼。为研究共轴双旋翼对复合式直升机气动特性的影响,建立全机快速配平方法,并在此基础上针对不同构型直升机开展气动特性分析。结果表明:相较于单旋翼构型,共轴双旋翼构型直升机空气动力学特性具有良好的对称性;在保持较好的高速前飞性能的情况下,共轴双旋翼复合构型可以显著提升悬停和低速飞行性能,悬停效率提升6.8%,100 km/h前飞速度下总需用功率降低23.1%;低速状态下共轴双旋翼对螺旋桨的气动干扰程度明显低于单旋翼构型。 展开更多
关键词 共轴双旋翼 双推力螺旋桨 复合式直升机 旋翼动量源 气动干扰
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海上低空直升机RCS与隐身性能分析
5
作者 梁成良 费钟阳 +1 位作者 招启军 陈希 《航空工程进展》 2025年第3期181-188,共8页
海上低空直升机雷达目标特性与隐身性能的研究可以为路径规划提供依据。建立随机粗糙海面模型,基于高频近似方法对海上低空飞行的直升机雷达目标特性进行分析,研究孤立直升机的雷达散射截面(RCS)以及直升机在海面环境背景下的复合电磁... 海上低空直升机雷达目标特性与隐身性能的研究可以为路径规划提供依据。建立随机粗糙海面模型,基于高频近似方法对海上低空飞行的直升机雷达目标特性进行分析,研究孤立直升机的雷达散射截面(RCS)以及直升机在海面环境背景下的复合电磁散射、海上直升机在不同飞行高度下的雷达隐身性能,并总结其影响规律。结果表明:在雷达波直射条件下,直升机表面的大曲率半径处形成强散射源,呈现出较高的RCS;当直升机在海上飞行时,随着飞行高度的增加,直升机与海面间的耦合效应减弱,复合电磁散射逐渐接近于孤立直升机;直升机在海上飞行时可以降低高度以缩短暴露距离,一定程度上能够躲避敌方的雷达追踪,实现隐身突防。 展开更多
关键词 海上直升机 随机粗糙海面 雷达散射截面 隐身性能 暴露距离
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基于UNet的翼型可压缩流场机器学习推理方法 被引量:1
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作者 朱智杰 赵国庆 +1 位作者 高远 招启军 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期253-263,共11页
为进一步提升高雷诺数、大迎角(Angle of attack,AoA)和高马赫数下的翼型可压缩流场预测精度和效率,本文提出了一种基于坐标转换方法和UNet神经网络的机器学习推理方法。首先,提出了用于数据前处理的坐标转换方法,将计算流体力学中的物... 为进一步提升高雷诺数、大迎角(Angle of attack,AoA)和高马赫数下的翼型可压缩流场预测精度和效率,本文提出了一种基于坐标转换方法和UNet神经网络的机器学习推理方法。首先,提出了用于数据前处理的坐标转换方法,将计算流体力学中的物理量和网格信息转换成神经网络空间信息,使流场信息的分布更符合神经网络的输入要求。其次,建立了新型深度UNet神经网络,使模型学习到翼型流场精细复杂的局部流动特征。本文将两种方法结合,建立了翼型可压缩流场机器学习推理方法,得到快速高精度的推理模型。最后,对不同种类翼型的流场与气动力进行预测分析,并与传统机器学习方法预测的结果进行比较。结果表明,本文提出的机器学习推理方法能够较好地预测翼型的可压缩流场,并且能够更好地捕捉高雷诺数下的复杂流动行为以及预测大迎角、高马赫数条件下的流动分离和激波现象。 展开更多
关键词 UNet 机器学习 坐标转换 翼型 流动分离 激波
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脉冲信号的奇异性分布熵特征分析
7
作者 王璐 陈志菲 +2 位作者 陈希 招启军 鲍明 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期91-102,共12页
为了对低信噪比复杂环境下脉冲信号的奇异性差异进行有效的分析和标定,提出了一种基于模极大值理论的奇异性分布熵特征分析模型。首先对脉冲信号进行归一化并进行小波变换,计算各尺度下模极大值及其特定分布,可以体现具有奇异性差异的... 为了对低信噪比复杂环境下脉冲信号的奇异性差异进行有效的分析和标定,提出了一种基于模极大值理论的奇异性分布熵特征分析模型。首先对脉冲信号进行归一化并进行小波变换,计算各尺度下模极大值及其特定分布,可以体现具有奇异性差异的模极大值曲线族。为定量描述这种差异性,用熵值表达构成模极大值曲线族的模极大值点分布,并构建能有效分析脉冲信号奇异性差异的奇异性分布熵特征模型。该模型能对低噪比下信号的奇异性差异进行刻画。实验结果表明,在信噪比为-6 dB的环境下对典型的直升机脉冲信号(桨/涡干扰信号和高速脉冲信号)进行分析,能够得到89.25%和87.63%的正确率。 展开更多
关键词 脉冲信号 桨/涡干扰信号 高速脉冲信号 奇异性 特征分析
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吸波材料覆盖直升机强散射源RCS缩减分析
8
作者 程健来 孔祥鲲 +1 位作者 费钟阳 招启军 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期217-226,共10页
针对武装直升机的宽带隐身问题,提出利用射线追踪和逆合成孔径雷达(Inverse synthetic aperture radar,ISAR)成像确定直升机强散射源位置的方法,形成电磁超构材料和磁性材料一体化设计直升机部分强散射源的隐身设计构想,并计算分析了两... 针对武装直升机的宽带隐身问题,提出利用射线追踪和逆合成孔径雷达(Inverse synthetic aperture radar,ISAR)成像确定直升机强散射源位置的方法,形成电磁超构材料和磁性材料一体化设计直升机部分强散射源的隐身设计构想,并计算分析了两款隐身材料加载后对整机隐身效果的影响。首先,分析等效媒质理论、射线追踪与ISAR成像原理。然后,通过射线追踪以及ISAR成像的计算,精确且直观地捕获强散射源部位。最后,给出了两款材料的反射系数并分析加载直升机后单站雷达散射截面(Radar cross section,RCS)变化。计算结果表明,两种不同类型隐身材料覆盖直升机强散射源部位后可以达到局部角域范围内RCS缩减的目的,为隐身材料和直升机蒙皮及旋翼的融合设计提供了参考。 展开更多
关键词 直升机 雷达散射截面 射线追踪 逆合成孔径雷达成像 电磁超构材料 磁性材料
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基于CFD方法的倾转旋翼/螺旋桨气动优化分析 被引量:21
9
作者 招启军 蒋霜 +2 位作者 李鹏 王博 张航 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期544-553,共10页
针对倾转旋翼存在直升机和固定翼两种工作模式特点,将CFD方法与优化方法相结合,建立了一套倾转旋翼/螺旋桨气动外形综合优化设计方法。首先,发展了一套适合桨叶气动外形优化的高效网格生成方法,将桨叶三维网格的生成转化为沿桨叶展向分... 针对倾转旋翼存在直升机和固定翼两种工作模式特点,将CFD方法与优化方法相结合,建立了一套倾转旋翼/螺旋桨气动外形综合优化设计方法。首先,发展了一套适合桨叶气动外形优化的高效网格生成方法,将桨叶三维网格的生成转化为沿桨叶展向分布的独立二维网格生成问题,降低优化设计过程中桨叶网格生成难度和计算量。然后,基于动量/叶素组合理论,建立了适用于悬停和巡航状态旋翼操纵量计算的高效配平方法,并提出适合同时描述倾转旋翼悬停和巡航性能的综合性能评价指标。采用RANS方程作为主控方程,湍流模型采用S-A模型,时间推进上采用高效的隐式LU-SGS格式。最后,为提高倾转旋翼外形优化设计的效率,建立基于置换遗传算法优化的拉丁超立方方法(PermGA LHS)和径向基函数(RBF)的代理模型优化方法。在上述方法基础上,选取一种包含前后掠以及尖削等外形组合变化外形的倾转旋翼作为原始构型,分析倾转旋翼气动性能及流动细节特征,发现悬停和巡航状态桨叶升力分布不合理之处及其产生机理。进一步通过对三维桨叶尖部的综合气动外形(扭转/弦长/上下反)优化设计,优化方案能有效改善桨叶尖部的气流分离现象,且提升桨叶升力沿展向分布的均匀性,因而明显提高了倾转旋翼的综合气动效率(优化旋翼最大悬停效率和最大巡航效率分别提高了8.4%和6.84%,优化旋翼综合性能指标提高最大值达到5.7%);性能最优构型桨叶的特征有:桨叶扭转角变化内陡外缓;桨叶外侧弦长有显著增加、尖部大尖削;桨叶尖部内侧上反和外侧下反组合变化。 展开更多
关键词 倾转旋翼 RANS方程 气动设计 桨叶参数 优化方法 动量/叶素理论
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直升机尾桨参数对RCS影响分析
10
作者 梁成良 招启军 +1 位作者 费钟阳 曹宸恺 《航空工程进展》 CSCD 2024年第3期143-150,F0002,共9页
在执行战时任务时,对武装直升机的隐身性能提出了较高要求,为降低直升机在执行任务时被发现的概率,基于几何光学法和一致性绕射理论,研究直升机尾桨翼型厚度、弯度、剪刀角角度对RCS的影响。选用两种雷达照射方位,通过对尾桨不同参数和... 在执行战时任务时,对武装直升机的隐身性能提出了较高要求,为降低直升机在执行任务时被发现的概率,基于几何光学法和一致性绕射理论,研究直升机尾桨翼型厚度、弯度、剪刀角角度对RCS的影响。选用两种雷达照射方位,通过对尾桨不同参数和涂敷吸波材料的RCS峰值、均值对比,判断更有利于直升机尾桨隐身的条件。结果表明:雷达从地面照射时,尾桨厚度小、弯度小的RCS会适当减小,剪刀角角度的变化会导致RCS峰值相位变化;雷达平行照射时,厚度小的尾桨RCS小,弯度小的RCS峰值更小;在桨叶前缘与桨尖端面涂敷吸波材料可以有效降低桨叶整体RCS。因此,选择尾桨的厚度越小、弯度越小,有利于降低直升机尾桨的RCS,对桨尖端面和桨叶前缘进行吸波材料涂敷可以有效降低整体RCS。 展开更多
关键词 尾桨 雷达散射截面 高频近似方法 隐身
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旋翼翼型定常-非定常特性综合优化设计新方法 被引量:10
11
作者 招启军 王清 赵国庆 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期355-363,共9页
旋翼翼型对直升机旋翼及全机气动特性有至关重要的影响。结合直升机飞行特性及旋翼工作气动环境,本文提出了一种新的旋翼翼型设计理念,即定常优化设计同非定常设计相结合的方法来开展直升机旋翼专用翼型的优化设计。首先,建立旋翼翼型... 旋翼翼型对直升机旋翼及全机气动特性有至关重要的影响。结合直升机飞行特性及旋翼工作气动环境,本文提出了一种新的旋翼翼型设计理念,即定常优化设计同非定常设计相结合的方法来开展直升机旋翼专用翼型的优化设计。首先,建立旋翼翼型非定常气动特性的高精度CFD求解方法,以获得旋翼翼型在相应状态下的升力、阻力和力矩等气动参数。其次,针对旋翼翼型优化状态的特点,对于翼型静态优化及动态失速优化分别采用遗传算法和序列二次规划算法。在上述方法建立基础上,首先针对定常状态下的原始翼型(SC1095)进行优化设计,获得一个满足设计要求的静态优化翼型,进一步着重对该翼型在非定常状态下进行优化设计,成功地得到一种新翼型,并具有非常规外观。结果表明,在设计状态下,新翼型在保持良好定常气动特性的同时,明显减弱了动态失速状态下的分离涡,从而显著改善了翼型的动态失速特性。 展开更多
关键词 旋翼 翼型 优化 动态失速 N-S方程 气动特性
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计入桨叶运动的旋翼CFD网格设计技术 被引量:13
12
作者 招启军 徐国华 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期288-293,共6页
提出了一个考虑桨叶实际的挥舞和变距运动的旋翼 CFD网格生成方法。该方法首先采用改进的几何法在桨叶表面生成初始网格 ,通过求解 Poisson方程得出贴体正交网格 ,然后结合嵌套网格和动态网格的思想 ,给出了一种运动嵌套网格来计入桨叶... 提出了一个考虑桨叶实际的挥舞和变距运动的旋翼 CFD网格生成方法。该方法首先采用改进的几何法在桨叶表面生成初始网格 ,通过求解 Poisson方程得出贴体正交网格 ,然后结合嵌套网格和动态网格的思想 ,给出了一种运动嵌套网格来计入桨叶的挥舞和变距运动 ,并针对嵌套网格中关键的贡献单元搜寻问题 ,提出了一种新的“伪贡献单元搜寻法 ( PSDE)”。该搜寻方法不仅可以适用于在结构网格中搜索贡献单元 ,而且不作修改即可应用于非结构网格 ,还可克服“Inverse Map”法在结构网格中需要单独处理的奇异线 (面 ) 展开更多
关键词 嵌套网格 旋翼 CFD 动态网格 贴体网格
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共轴刚性旋翼气动外形优化设计 被引量:3
13
作者 招启军 张威 +2 位作者 原昕 朱正 王博 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期160-165,共6页
采用前行桨叶概念(Advancing blade concept,ABC)的共轴刚性旋翼构型的直升机具有高速前飞的能力,然而大前飞速度带来的强桨尖压缩性等影响对桨叶气动外形提出了更高的要求。鉴于此,本文针对共轴刚性旋翼的气动布局进行了优化设计,通过... 采用前行桨叶概念(Advancing blade concept,ABC)的共轴刚性旋翼构型的直升机具有高速前飞的能力,然而大前飞速度带来的强桨尖压缩性等影响对桨叶气动外形提出了更高的要求。鉴于此,本文针对共轴刚性旋翼的气动布局进行了优化设计,通过改进桨叶平面外形提升旋翼前飞性能。基于雷诺平均NS(Reynold-saveraged Navier-Stokes,RANS)方程对共轴旋翼流场进行了气动性能数值模拟,在此基础上建立了代理模型结合遗传算法(Genetic algorithm,GA)的高效共轴旋翼气动布局优化方法,以前飞升阻比为目标函数进行优化,得到约束外形下的具有非线性弦长分布、尖削及后掠特征的桨叶外形。试验结果表明优化桨叶相比基准矩形桨叶升阻比得到明显的提升(前进比为0.6状态下升阻比提升约30%),证明了优化的有效性。 展开更多
关键词 共轴刚性旋翼 桨叶外形 前飞 优化设计 升阻比 RANS方程
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桨叶外形对共轴刚性旋翼悬停性能影响的CFD分析 被引量:10
14
作者 招启军 朱正 原昕 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期653-661,共9页
桨叶外形是影响共轴刚性双旋翼直升机悬停性能的主要因素之一,研究其影响机理对提高共轴刚性旋翼的悬停性能具有重要意义。为了提高外形参数对旋翼气动特性影响的分析精度,首先,基于运动嵌套网格技术和可压RANS方程,建立了一套适用于共... 桨叶外形是影响共轴刚性双旋翼直升机悬停性能的主要因素之一,研究其影响机理对提高共轴刚性旋翼的悬停性能具有重要意义。为了提高外形参数对旋翼气动特性影响的分析精度,首先,基于运动嵌套网格技术和可压RANS方程,建立了一套适用于共轴刚性双旋翼悬停流场模拟的CFD方法;然后,进行了悬停状态共轴旋翼流场气动特性的计算分析,得到上、下旋翼拉力和扭矩沿桨叶展向和周向的分布特征;最后,着重进行了桨叶平面外形参数对共轴刚性旋翼悬停性能影响的分析,包括后掠角、后掠起始位置及尖削非线性弦长分布等,得到不同参数下共轴刚性旋翼悬停效率和压强分布等特征。结果表明,桨尖后掠能够使负压中心外移,延缓气流分离,从而提高悬停效率;尖削及桨叶面积集中在中部段的非线性弦长分布能够有效对桨尖进行卸载,优化气动载荷分布,从而改善悬停性能。 展开更多
关键词 共轴刚性双旋翼 高速直升机 桨叶外形 悬停性能 NAVIER-STOKES方程 运动嵌套网格技术
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基于Navier-Stokes方程/自由尾迹/全位势方程的旋翼流场模拟混合方法 被引量:11
15
作者 招启军 徐国华 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2006年第1期15-21,共7页
为充分考虑旋翼尾迹对流场的影响和减少尾迹的数值耗散,建立了一个基于Navier-Stokes方程/自由尾迹分析/全位势方程的旋翼流场求解的新的混合方法。该方法的求解域由三部分组成:一是围绕旋翼桨叶周围的粘性区域,采用可压Navier-Stokes... 为充分考虑旋翼尾迹对流场的影响和减少尾迹的数值耗散,建立了一个基于Navier-Stokes方程/自由尾迹分析/全位势方程的旋翼流场求解的新的混合方法。该方法的求解域由三部分组成:一是围绕旋翼桨叶周围的粘性区域,采用可压Navier-Stokes方程来捕捉近场信息,包括激波及尾迹;二是离桨叶较远、粘性可以忽略的等熵流区域,以全位势方程来描述其流动;三是在无粘区域中嵌入自由尾迹模型,模拟桨尖涡从粘性区域进入势流范围的发展变化。为便于流场分区求解和信息传递,采用了嵌套网格方法,并给出了不同区域之间的信息传递方法。以两叶的Caradonna&Tung模型旋翼和四叶的UH-60A直升机旋翼为算例,计算给出了旋翼桨叶表面的压强分布以及桨尖涡的位置,并与可得到的试验数据及无尾迹模型方法的计算结果进行了对比,表明本文的混合方法能够很大程度地减少旋翼尾迹的数值耗散。 展开更多
关键词 旋翼流场 NAVIER-STOKES方程 自由尾迹 全位势方程 嵌套网格 直升机
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基于嵌套网格和计入尾迹影响的旋翼流场数值模拟 被引量:6
16
作者 招启军 徐国华 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期675-679,共5页
给出了三维Euler方程数值模拟悬停状态旋翼流场的方法和模型。为充分考虑旋翼尾迹对流场的影响,采用了由动量理论导出的远场边界条件和由尾迹诱导速度代入滑移条件而构造的新翼面边界条件。为减少尾迹数值耗散和便于添加上述边界条件,... 给出了三维Euler方程数值模拟悬停状态旋翼流场的方法和模型。为充分考虑旋翼尾迹对流场的影响,采用了由动量理论导出的远场边界条件和由尾迹诱导速度代入滑移条件而构造的新翼面边界条件。为减少尾迹数值耗散和便于添加上述边界条件,采用了嵌套网格方法。针对嵌套网格中关键的贡献单元搜寻问题,本文采用一种伪贡献单元搜寻法。应用上述方法进行了算例计算,给出了有无尾迹修正时的旋翼桨叶表面压力分布和沿展向升力分布的计算结果,并与可得到的实验数据进行了对比。此外,从计算的等涡量线图上分析了旋翼尾迹流场畸变的发展趋势,表明了Euler方程法在旋翼涡尾迹捕捉方面的能力。 展开更多
关键词 旋翼流场 直升机 计算流体力学 有限体积法 嵌套网格 自由尾迹
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基于高阶逆风通量差分裂格式的直升机旋翼前飞流场模拟 被引量:7
17
作者 招启军 徐国华 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第4期408-413,共6页
描述了三维雷诺平均NS方程数值模拟前飞状态旋翼非定常流场的方法和模型。在该模型中,将三阶逆风格式(MUSCL)与通量差分裂方法相结合,无需添加人工粘性,因而可有效地减少Jameson二阶中心差分有限体积法导致的旋翼尾迹数值耗散。为充分... 描述了三维雷诺平均NS方程数值模拟前飞状态旋翼非定常流场的方法和模型。在该模型中,将三阶逆风格式(MUSCL)与通量差分裂方法相结合,无需添加人工粘性,因而可有效地减少Jameson二阶中心差分有限体积法导致的旋翼尾迹数值耗散。为充分考虑旋翼尾迹对流场的影响和计入桨叶的旋转、挥舞、变距运动,发展了一种运动嵌套网格。针对嵌套网格中关键的贡献单元搜寻问题,提出了一种新的“伪贡献单元搜寻法”。应用上述方法,对Caradonna模型旋翼在周期变距和挥舞运动条件下的前飞流场进行了计算,与采用Jameson二阶中心差分方法相比,计算结果更贴近实验值。并针对几种不同桨尖形状的旋翼前飞流场进行计算,表明后掠桨尖可有效减弱超临界流动。 展开更多
关键词 旋翼 直升机 逆风格式 通量差分裂格式 运动嵌套网格
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桨尖后掠对旋翼流场和气动特性的影响 被引量:5
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作者 招启军 徐国华 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期706-712,共7页
推导了后掠桨尖剖面法向马赫数和等效迎角与矩形桨尖的关系,指出前飞状态下旋翼后掠桨尖上的法向来流并不一定总比矩形桨叶小的新结论,进一步得出了在后掠桨尖上出现较大法向来流马赫数的解析区间,并给出了克服这种情况出现的解决办法;... 推导了后掠桨尖剖面法向马赫数和等效迎角与矩形桨尖的关系,指出前飞状态下旋翼后掠桨尖上的法向来流并不一定总比矩形桨叶小的新结论,进一步得出了在后掠桨尖上出现较大法向来流马赫数的解析区间,并给出了克服这种情况出现的解决办法;提出了保持前缘法向来流速度为常数的桨尖设计方案。然后,采用CFD方法,针对后掠新型桨尖旋翼的悬停和前飞跨声速流场进行了数值模拟,并结合理论分析的结果,深入地分析了桨叶后掠对旋翼流场、气动特性的影响,得出了后掠桨尖流场的细节特征,尤其是桨尖附近的激波位置、范围和强度的变化规律。 展开更多
关键词 旋翼 直升机 后掠桨尖 气动特性 数值模拟
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旋翼翼型动态失速机理及非定常设计研究进展 被引量:4
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作者 招启军 井思梦 +1 位作者 赵国庆 王清 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2021年第6期70-84,I0001,共16页
旋翼翼型的动态失速现象限制了直升机的最大飞行速度和机动性,并且其产生机理复杂、抑制困难,是直升机空气动力学领域持续关注的重点与难点问题。本文首先介绍了试验、半经验模型和计算流体力学(CFD)等旋翼翼型动态失速研究方法的发展,... 旋翼翼型的动态失速现象限制了直升机的最大飞行速度和机动性,并且其产生机理复杂、抑制困难,是直升机空气动力学领域持续关注的重点与难点问题。本文首先介绍了试验、半经验模型和计算流体力学(CFD)等旋翼翼型动态失速研究方法的发展,分析了不同方法的优缺点和适用范围。其次,梳理了旋翼翼型动态失速机理及气动外形、迎角及来流等参数影响机制的研究进展。综合对比发现,变来流-变迎角耦合状态的动态失速更符合旋翼桨叶剖面的流动特征,是未来旋翼翼型动态失速研究的重要方向之一。然后,阐述了旋翼翼型设计方法和设计理念的发展历程,分析了主流翼型定常设计与少数非定常设计理念的优缺点。分析结果表明,非定常设计可以获得既能缓解动态失速又能显著提高静态气动特性的翼型,综合考虑旋翼桨叶剖面运动与来流特征的非定常设计是当前旋翼翼型设计的一个新方向。最后,对旋翼翼型设计的未来发展方向进行了讨论,提出了旋翼翼型设计与旋翼桨叶一体化设计的多层级、多阶段发展设想。 展开更多
关键词 旋翼翼型 动态失速 失速机理 非定常设计 未来发展
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具有特型桨尖旋翼悬停状态气动噪声的初步试验研究 被引量:2
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作者 招启军 徐国华 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期320-324,共5页
开展悬停状态下的具有CLOR桨尖旋翼气动噪声试验研究。为进行噪声特性对比,共设计完成三副模型旋翼,分别为参考的矩形桨叶、常后掠桨尖的桨叶以及具有CLOR桨尖气动外形的桨叶。在外场环境下,进行这三副模型旋翼在不同转速、不同桨叶安... 开展悬停状态下的具有CLOR桨尖旋翼气动噪声试验研究。为进行噪声特性对比,共设计完成三副模型旋翼,分别为参考的矩形桨叶、常后掠桨尖的桨叶以及具有CLOR桨尖气动外形的桨叶。在外场环境下,进行这三副模型旋翼在不同转速、不同桨叶安装角条件下及不同观测点上的旋翼气动噪声测量实验,测量包括声压级大小、声压时间历程及声压级频谱等。根据试验结果,对比分析具有CLOR特型桨尖旋翼与矩形桨尖以及常后掠桨尖旋翼的悬停气动噪声特性,并借助于CFD方法,以模拟桨叶上的气动载荷分布特性,得出关于非常规气动外形桨尖对旋翼气动噪声特性的影响规律,并初步体现了CLOR桨尖旋翼具有良好的噪声特性。 展开更多
关键词 气动噪声 旋翼 新型桨尖 试验研究 CFD方法
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