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基于动态嵌套网格技术的载荷出舱过程研究
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作者 陈超群 张红英 +2 位作者 陈建平 童明波 曾建江 《航天返回与遥感》 CSCD 北大核心 2024年第2期29-40,共12页
针对内装载荷在空中分离出舱过程中存在的安全性和姿态稳定性问题,文章采用动态嵌套网格结合罚函数的研究方法对载荷在考虑适配器碰撞下的出舱分离过程进行了数值模拟。相较于以往的研究,该方法将分离过程中的气动特性由离散的稳态计算... 针对内装载荷在空中分离出舱过程中存在的安全性和姿态稳定性问题,文章采用动态嵌套网格结合罚函数的研究方法对载荷在考虑适配器碰撞下的出舱分离过程进行了数值模拟。相较于以往的研究,该方法将分离过程中的气动特性由离散的稳态计算转变为连续的瞬态计算,将适配器碰撞由特征点法估算转变为节点-面法精细计算,实现了非定常流场与多体碰撞的耦合求解,拥有更好的保真性。文章首先通过与美国空军Arnolds工程发展中心风洞实验室的标模试验进行对比,验证了所采用的数值方法的准确性;随后建立了载荷出舱系统仿真模型并分析了标准工况下的出舱特性以及初始速度、初始攻角对载荷在牵引伞作用下出舱过程的影响。结果表明:标准工况下载荷能够安全平稳出舱;初始速度越低,分离过程越平稳,适配器受压缩程度越低,马赫数Ma=0.5时运载器与载荷的最小间距相较于Ma=0.8时增大了1 mm;初始攻角较大对分离时的安全性和稳定性有不利影响,攻角ɑ=15°时适配器摩擦力是ɑ=5°时的2.67倍。该方法适用于采用适配器作为安全保护措施的载荷出舱系统的数值模拟研究,所得结论可为研究载荷出舱系统分离过程提供一定参考。 展开更多
关键词 多体系统空中分离 动态嵌套网格 罚函数 计算流体力学 适配器 牵引伞
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基于动态嵌套网格技术的机载武器投放研究 被引量:7
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作者 许晓平 周洲 +1 位作者 范锐军 王军利 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1241-1246,共6页
为研究机载武器投放过程中机、弹气动干扰特性及航弹运动规律,采用计算流体力学(CFD)方法对机载武器投放过程进行数值模拟。结合刚体六自由度运动方程,通过动态嵌套网格技术模拟航弹运动,在求解非定常Euler方程时引入广义极小残余方法(G... 为研究机载武器投放过程中机、弹气动干扰特性及航弹运动规律,采用计算流体力学(CFD)方法对机载武器投放过程进行数值模拟。结合刚体六自由度运动方程,通过动态嵌套网格技术模拟航弹运动,在求解非定常Euler方程时引入广义极小残余方法(GMRES),成功模拟了基于察/打一体无人机平台的航弹自由投放过程,获得了详细的包括弹体运动速度、空间轨迹和受力情况等在内的丰富的运动信息。通过算例,验证了本文发展方法的有效性和合理性。计算结果表明:投放过程中,载机气动力受航弹影响较小,而航弹受载机气动干扰影响较大;航弹所受的气动干扰主要来自投放初期,随着弹体的下落和距载机距离的增加,气动干扰影响逐渐渐弱。 展开更多
关键词 流体力学 数值模拟 外挂物投放 动态嵌套网格 广义极小残余法 气动干扰
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基于动态嵌套网格的飞行器外挂物投放的数值模拟 被引量:26
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作者 李孝伟 范绪箕 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2004年第1期114-117,共4页
运用Euler方程和六自由度动力学方程数值模拟了外挂物投放的气动特性与运行姿态和轨迹。为了模拟外挂物从飞行器分离后的绕流特性和相对运动,采用了动态嵌套网格技术,并发展了一种洞边界建立和外边点的插值单元搜寻蛇行法,提高了计算效... 运用Euler方程和六自由度动力学方程数值模拟了外挂物投放的气动特性与运行姿态和轨迹。为了模拟外挂物从飞行器分离后的绕流特性和相对运动,采用了动态嵌套网格技术,并发展了一种洞边界建立和外边点的插值单元搜寻蛇行法,提高了计算效率。通过算例,证明了本文方法的有效性和合理性。 展开更多
关键词 飞行器 外挂物投放 动态嵌套网格 数值模拟 EULER方程 气动特性
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基于动态嵌套网格技术的飞行器导弹发射的数值模拟 被引量:8
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作者 王正裕 李孝伟 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期173-176,182,共5页
该文采用基于动态嵌套网格技术上的双时间法,模拟了飞行器导弹发射时的粘性流场和导弹气动性能的变化,湍流模型为K-ω两方程模型.该文研究的是一个简单的二维模型,但所得的结论有助于理解和掌握激波对飞行器发射导弹的飞行速度、飞行稳... 该文采用基于动态嵌套网格技术上的双时间法,模拟了飞行器导弹发射时的粘性流场和导弹气动性能的变化,湍流模型为K-ω两方程模型.该文研究的是一个简单的二维模型,但所得的结论有助于理解和掌握激波对飞行器发射导弹的飞行速度、飞行稳定性和飞行轨迹的影响,并具有一定的参考价值. 展开更多
关键词 导弹发射 激波 K-ω湍流模型 动态嵌套网格 双时间法
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一种基于动态嵌套网格的膛内弹托分离力预测方法 被引量:3
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作者 蒋胜矩 陈小龙 张鹏飞 《弹箭与制导学报》 北大核心 2019年第6期98-101,111,共5页
通过给定运动参数,采用动态嵌套网格和等位移变时间步长技术求解二维轴对称非定常N-S方程,精确模拟从发射到脱离炮口影响区的全过程。通过对某高速弹药发射过程模拟,获得了详细的瞬时非定常流场和分离力变化曲线,分析了分离力的变化规... 通过给定运动参数,采用动态嵌套网格和等位移变时间步长技术求解二维轴对称非定常N-S方程,精确模拟从发射到脱离炮口影响区的全过程。通过对某高速弹药发射过程模拟,获得了详细的瞬时非定常流场和分离力变化曲线,分析了分离力的变化规律并找出了分离力随时间/位移曲线出现二次峰值的原因;最后,对工程设计中弹托分离力阈值的确定给出了建议。 展开更多
关键词 弹托分离力 非定常N-S方程 动态嵌套网格 膛内
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基于动态嵌套网格方法的摆动翼型粘性绕流数值模拟 被引量:4
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作者 杜超 李孝伟 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期304-307,共4页
该文根据摆动翼型的流场特性运用动态嵌套网格技术将其划分为不同的子区,在不同的子区中使用不同的流动控制方程,以提高计算效率.对翼型生成一个随其摆动的相对较小较密的贴体网格,在它上面采用Navier-Stokes方程;对整个流场生成了一个... 该文根据摆动翼型的流场特性运用动态嵌套网格技术将其划分为不同的子区,在不同的子区中使用不同的流动控制方程,以提高计算效率.对翼型生成一个随其摆动的相对较小较密的贴体网格,在它上面采用Navier-Stokes方程;对整个流场生成了一个大的相对较稀的静止背景网格,在它上面采用Euler方程.两个网格间的流场信息交换通过动态嵌套网格技术来实现.通过与单块翼型网格的计算过程和计算结果的对比分析,表明该方法在不损失计算精度的前提下计算非定常问题时具有相对较高的计算效率. 展开更多
关键词 非定常流动 动态嵌套网格技术 NAVIER-STOKES方程
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基于动态嵌套网格的非定常气动力数值模拟 被引量:2
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作者 周培培 蒋胜矩 李杰 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2010年第5期143-146,共4页
在惯性系下耦合求解非定常N-S方程和六自由度刚体动力学方程,对含有运动边界的复杂非定常流场进行了数值模拟,计算中采用动态嵌套网格技术,双时间方法结合Runge-Kutta显式时间推进进行数值求解。作为应用实例,数值模拟了矩形机翼刚性谐... 在惯性系下耦合求解非定常N-S方程和六自由度刚体动力学方程,对含有运动边界的复杂非定常流场进行了数值模拟,计算中采用动态嵌套网格技术,双时间方法结合Runge-Kutta显式时间推进进行数值求解。作为应用实例,数值模拟了矩形机翼刚性谐和振动以及外挂物投放的复杂非定常流场,计算结果同实验数据吻合较好,表明了数值方法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 双时间法 动态嵌套网格技术 多体相对运动 非定常N—S方程
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基于动态嵌套网格技术的微型共轴式双旋翼流场的数值模拟
8
作者 陆幸均 李孝伟 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期191-196,共6页
运用动态嵌套网格技术和双时间推进算法,对微型共轴式双旋翼的非定常粘性绕流进行数值模拟和研究.针对上、下两层旋翼间距离较小和流动粘性影响较大的特点,在动态嵌套网格技术的基础上引入滑移网格技术,保证了流动信息交换的准确性.首先... 运用动态嵌套网格技术和双时间推进算法,对微型共轴式双旋翼的非定常粘性绕流进行数值模拟和研究.针对上、下两层旋翼间距离较小和流动粘性影响较大的特点,在动态嵌套网格技术的基础上引入滑移网格技术,保证了流动信息交换的准确性.首先,模拟低雷诺数下单旋翼的流动,结果与实验数据吻合较好,验证了算法的有效性;然后,利用该方法实现对微型共轴式双旋翼流场的数值模拟.结果表明,微型共轴式双旋翼流场中,桨尖涡起主要作用,其以螺旋方式向下运动,同时与周期性运动的旋翼相互作用,使得作用在旋翼上的总体拉力呈现出周期性的变化规律. 展开更多
关键词 微型共轴式旋翼 动态嵌套网格 滑移网格
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基于非结构嵌套网格的旋翼前飞流场计算 被引量:19
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作者 许和勇 叶正寅 +1 位作者 王刚 史爱明 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期763-767,共5页
发展了一种基于线性弹簧理论的非结构动态嵌套网格方法,通过求解非定常Eu ler方程模拟了旋翼的前飞流场。根据距离参数快速生成便于计算的两个重叠网格子域,利用运动区子域网格的转动来模拟旋翼的旋转运动,并对其运用线性弹簧动态网格... 发展了一种基于线性弹簧理论的非结构动态嵌套网格方法,通过求解非定常Eu ler方程模拟了旋翼的前飞流场。根据距离参数快速生成便于计算的两个重叠网格子域,利用运动区子域网格的转动来模拟旋翼的旋转运动,并对其运用线性弹簧动态网格技术来处理旋翼的挥舞和变距运动。发展了一种快速查找插值贡献单元的方法,无需建立Inverse网格,提高了计算效率和精度。使用高效双时间方法分区求解非定常Eu ler方程,两个子域的流场参数在重叠区进行耦合。计算了旋翼的两种前飞状态,所得结果与实验和文献结果都很吻合。 展开更多
关键词 线性弹簧理论 非结构动态嵌套网格 旋翼前飞流场 双时间方法
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基于嵌套网格的脉冲发动机喷管内流场数值模拟 被引量:2
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作者 李映坤 韩珺礼 +1 位作者 陈雄 鞠玉涛 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期178-183,共6页
为了研究双脉冲固体火箭发动机喷管中运动的隔塞对喷管内流场的影响,采用基于格心的有限体积法求解非定常雷诺平均Navier-Stokes方程,空间离散采用AUSM-PW矢通量分裂格式,利用双时间步LU-SGS方法进行时间推进以提高计算效率,通过动态嵌... 为了研究双脉冲固体火箭发动机喷管中运动的隔塞对喷管内流场的影响,采用基于格心的有限体积法求解非定常雷诺平均Navier-Stokes方程,空间离散采用AUSM-PW矢通量分裂格式,利用双时间步LU-SGS方法进行时间推进以提高计算效率,通过动态嵌套网格技术模拟隔塞在喷管内的运动,获得了隔塞运动过程中喷管内流场的演化过程。仿真结果表明,发动机正常工作时,隔塞通过喷管的过程中,发动机的瞬时推力剧烈波动,隔塞位于喷管喉部时,发动机瞬时推力降至最小,相比于初始时刻减小了27.7%;隔塞完全通过喷管喉部后,并位于喷管扩张段上游时,发动机瞬时推力达到最大值,比初始时刻增大了8.9%,这是发动机推力-时间曲线波动的主要原因之一。 展开更多
关键词 动态嵌套网格 双脉冲发动机 喷管内流场 数值计算
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适应精度需求变化的无线传感网络覆盖算法 被引量:3
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作者 李国 赵根森 李明丽 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2010年第12期15-17,73,共4页
为了解决当前覆盖算法对空间上连续分布的物理量进行监测,产生大量冗余数据需要处理、节点能耗高、监测精度差的问题,抓住监测数据本身空间和时间上连续、非迅速变化的特点,结合流体力学数值分析中的动态嵌套网格技术,获得一种新的基于... 为了解决当前覆盖算法对空间上连续分布的物理量进行监测,产生大量冗余数据需要处理、节点能耗高、监测精度差的问题,抓住监测数据本身空间和时间上连续、非迅速变化的特点,结合流体力学数值分析中的动态嵌套网格技术,获得一种新的基于动态嵌套网格技术的无线传感器网络覆盖算法——DNGCA。仿真结果表明,DNGCA在主要覆盖指标上较其他算法有很大改善。 展开更多
关键词 无线传感器网络 覆盖 嵌套网格 动态嵌套网格覆盖算法 仿真
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无人机机载导弹分离轨迹的数值仿真 被引量:6
12
作者 沈琼 余雄庆 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2009年第5期99-102,共4页
载机发射导弹时,对导弹流场有复杂干扰,进而影响导弹在发射初始阶段的姿态和运动轨迹。为模拟导弹从载机分离后的气动特性和相对运动,文中应用CFD商用软件CFD-FASTRAN,采用动态嵌套网格技术,基于Euler方程并耦合该软件的刚体六自由度(6-... 载机发射导弹时,对导弹流场有复杂干扰,进而影响导弹在发射初始阶段的姿态和运动轨迹。为模拟导弹从载机分离后的气动特性和相对运动,文中应用CFD商用软件CFD-FASTRAN,采用动态嵌套网格技术,基于Euler方程并耦合该软件的刚体六自由度(6-DOF)运动模块求解导弹发射时的非定常流场及运动轨迹。分析挂架弹射力和载机迎角变化对分离过程运动参数的影响,发现挂架弹射力仅是加快了导弹的运动,而迎角的变化对导弹运动参数有较大影响。研究结果对飞机上如何布置外挂导弹具有参考价值。 展开更多
关键词 机载导弹 飞机发射装置 运动轨迹 分离 动态嵌套网格 六自由度方程
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扰动风作用下微型旋翼流场的数值模拟及流动控制研究 被引量:2
13
作者 赵贺 李孝伟 李亮 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期429-433,共5页
对于处在低雷诺数下的微型旋翼,扰动风对其流场影响很大。本文基于动态嵌套网格技术的双时间法,采用网格速度法模拟扰动风,研究了不同频率和幅值的正弦式扰动风下三维微型旋翼上的拉力系数响应情况,并采用变形网格方法模拟了旋翼桨叶的... 对于处在低雷诺数下的微型旋翼,扰动风对其流场影响很大。本文基于动态嵌套网格技术的双时间法,采用网格速度法模拟扰动风,研究了不同频率和幅值的正弦式扰动风下三维微型旋翼上的拉力系数响应情况,并采用变形网格方法模拟了旋翼桨叶的周期性边距运动对扰动风的流动控制,为今后旋翼机的主动控制研究提供了线索。研究结果表明,低雷诺数下,旋翼在周期性扰动风作用下的拉力响应曲线拟合函数与扰动风函数形式相同,响应曲线函数同样具有周期性变化趋势,波动幅值与扰动风幅值成正比例关系;对不同飞行状态下的旋翼,采用周期等角变距方式,能够找到一个适合的控制参数使得旋翼在正弦式扰动风环境下旋翼的拉力波动在一定范围内得到有效抑制。 展开更多
关键词 正弦扰动风 微型旋翼 动态嵌套网格 双时间法 流动控制
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基于预处理技术的扰动风对多段翼型非定常绕流作用的数值模拟 被引量:1
14
作者 张海军 李孝伟 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期191-196,共6页
运用双时间推进法和动态嵌套网格技术对扰动风作用下的多段翼型非定常绕流进行了数值模拟.首先,结合预处理技术对麻省理工学院(Massachusetts Institude of Technology,MIT)的翼型模型在扰动风作用下的流动进行数值模拟,并运用其实验结... 运用双时间推进法和动态嵌套网格技术对扰动风作用下的多段翼型非定常绕流进行了数值模拟.首先,结合预处理技术对麻省理工学院(Massachusetts Institude of Technology,MIT)的翼型模型在扰动风作用下的流动进行数值模拟,并运用其实验结果验证程序的正确性;然后,对多段翼型在周期性的扰动风作用下的非定常粘性绕流进行数值模拟,得到非定常情况下气动力随扰动风变化的迟滞规律.计算范围内的结果表明:扰动风的频率越低,幅度越大,多段翼型整体上的气动力越大;扰动风的频率越高,幅值越大,对多段翼型的气动力影响越大. 展开更多
关键词 多段翼型 扰动风 预处理技术 动态嵌套网格 双时间推进算法
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多段翼型襟翼滑动非定常粘性流数值模拟 被引量:1
15
作者 付艳丽 李孝伟 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期394-398,共5页
运用动态嵌套网格技术和双时间推进算法,对多段翼型襟翼滑动的非定常粘性流进行数值模拟和研究.计算定常情况下的压力分布,并与实验数据进行对比,验证数值方法的实用性.同时对非定常情况进行数值研究,分析襟翼在不同的滑动速度下,幅度... 运用动态嵌套网格技术和双时间推进算法,对多段翼型襟翼滑动的非定常粘性流进行数值模拟和研究.计算定常情况下的压力分布,并与实验数据进行对比,验证数值方法的实用性.同时对非定常情况进行数值研究,分析襟翼在不同的滑动速度下,幅度和频率对多段翼型的阻力、升力和力矩产生的影响.得到的结果对襟翼运动形式的设计具有一定的借鉴意义. 展开更多
关键词 动态嵌套网格 双时间推进算法 Navier—Stokes方程
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扰动风作用下多段翼型流动的数值模拟及流动控制
16
作者 李亮 李孝伟 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2013年第6期710-717,共8页
运用有限体积法、双时间推进法、动态嵌套网格技术、网格速度法等数值技术实现了多段翼型在扰动风作用下的非定常流场的数值计算,并研究了襟翼摆动对扰动风下多段翼型上的气动力的作用和控制规律。首先,运用NACA0006翼型阵风响应的理论... 运用有限体积法、双时间推进法、动态嵌套网格技术、网格速度法等数值技术实现了多段翼型在扰动风作用下的非定常流场的数值计算,并研究了襟翼摆动对扰动风下多段翼型上的气动力的作用和控制规律。首先,运用NACA0006翼型阵风响应的理论解对本文数值方法的可靠性进行了验证。然后,对带30%襟翼的GW-2翼型在具有垂直于来流方向的周期性扰动风环境下的气动力性能进行数值计算,结果表明:多段翼型的升力随时间亦呈现周期性变化,其周期变化频率与扰动风频率相同,升力的波动幅值与扰动风幅值呈正比关系。进一步地,通过改变襟翼的摆动幅值和摆动相位的办法,研究了襟翼运动对扰动风的作用和控制规律,结论是:针对一定频率的扰动风,运用适当幅值和相位的襟翼摆动加以控制。 展开更多
关键词 多段翼型 扰动风 流动控制 双时间推进法 动态嵌套网格
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一种基于数值虚拟飞行技术的弹丸稳定性评估方法 被引量:7
17
作者 蒋胜矩 梁益铭 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2017年第1期121-124,128,共5页
基于数值虚拟飞行技术,采用动态嵌套网格,耦合求解非定常N-S方程和六自由度刚体运动方程,发展了一种能够考虑非定常气动效应的弹丸稳定性评估方法。通过对典型外挂物投放标模和BRL的M852子弹标模进行数值模拟,验证了数值方法正确、有效... 基于数值虚拟飞行技术,采用动态嵌套网格,耦合求解非定常N-S方程和六自由度刚体运动方程,发展了一种能够考虑非定常气动效应的弹丸稳定性评估方法。通过对典型外挂物投放标模和BRL的M852子弹标模进行数值模拟,验证了数值方法正确、有效,可以用于数值虚拟飞行模拟。最后对某质量模拟弹丸进行了虚拟飞行模拟,给出了不同扰动情况下的落点散布和飞行稳定性评估结论。 展开更多
关键词 数值虚拟飞行 稳定性 非定常N-S方程 动态嵌套网格 六自由度运动方程
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转捩过程对旋翼悬停模拟的影响分析与研究
18
作者 庞超 李猛 高正红 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期253-260,共8页
悬停状态是考察旋翼整体气动性能的重要状态之一。随着计算机技术及CFD技术的发展,基于“第一性原理”的数值模拟方法越来越多地被用于评估旋翼悬停性能。在使用基于RANS方程的数值模拟方法进行固定翼飞行器定常计算时,流动转捩现象对... 悬停状态是考察旋翼整体气动性能的重要状态之一。随着计算机技术及CFD技术的发展,基于“第一性原理”的数值模拟方法越来越多地被用于评估旋翼悬停性能。在使用基于RANS方程的数值模拟方法进行固定翼飞行器定常计算时,流动转捩现象对某些特定状态下流场及气动特性会产生巨大影响,因此在进行固定翼设计时要考虑流动转捩现象。然而转捩过程是否同样会影响旋翼非定常气动流场及气动特性,国内研究较少,因此有必要研究转捩过程对旋翼流场数值模拟的影响,为旋翼类飞行器的设计及评估提供参考。采用美国航空航天学会旋翼悬停工作组提出的PSP旋翼标模,利用结构化动态嵌套网格技术,在大拉力悬停和小拉力悬停状态下,分别进行全湍流模拟和转捩模拟计算并与试验结果进行了对比。对比结果显示,文中所采用的数值求解器对旋翼悬停效率的计算误差在5%之内。在考虑流动转捩后,由于桨叶表面存在层流区域,计算所得旋翼悬停效率高于全湍流假设下的预测值,而桨叶表面的层流区域与旋翼拉力大小有关。在流动转捩发生的区域,转捩过程会对桨叶截面压力分布以及桨叶展向扭矩分布产生明显影响,同时桨叶表面出现明显的流动分离现象。对于桨叶展向拉力分布和桨盘下方旋翼尾迹桨尖涡区域,转捩过程均不产生明显影响。 展开更多
关键词 旋翼悬停模拟 动态嵌套网格 γ-Re_(θt)转捩模型 PSP旋翼
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