直升机前飞状态旋翼结冰风洞试验研究 被引量：6

1

作者 黄明其 王亮权 +2 位作者 袁红刚 彭先敏 章贵川 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期929-936,共8页

为研究直升机旋翼在不同前飞状态的结冰情况,研制了直升机旋翼模型结冰试验台,在中国空气动力研究与发展中心结冰风洞4.8 m×3.2 m试验段中进行了旋翼结冰风洞试验。以某型直升机2 m直径旋翼缩比模型为试验对象,分析了旋翼转速、初... 为研究直升机旋翼在不同前飞状态的结冰情况,研制了直升机旋翼模型结冰试验台,在中国空气动力研究与发展中心结冰风洞4.8 m×3.2 m试验段中进行了旋翼结冰风洞试验。以某型直升机2 m直径旋翼缩比模型为试验对象,分析了旋翼转速、初始拉力系数对旋翼结冰的影响。结冰试验过程中保持旋翼操纵恒定,利用天平测量了旋翼拉力和扭矩性能的动态变化,并采用二维冰形切割及三维冰形扫描的方式分别测量了桨叶展向典型剖面的翼型及桨叶的整体结冰形态。试验得到了旋翼结冰关键数据,分析结果表明:旋翼桨叶结冰主要集中在桨叶前缘和下表面,结冰会在降低旋翼升力的同时增大旋翼扭矩和功率;小拉杆杆端轴承的积冰可能造成卡塞,变距拉杆上的积冰可能造成杆端轴承卡塞,从而使旋翼操纵失效。 展开更多

关键词 直升机 旋翼 前飞状态 结冰风洞 气动性能

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舰载直升机主动甲板着舰气动载荷特性

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作者 谭剑锋 邢肖兵 +2 位作者 崔钊 武杰 张卫国 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2206-2217,共12页

被动与主动流动控制可减小舰艇艉流强度,但直升机着舰甲板处仍存在明显回流现象,由此导致直升机气动载荷变化显著。提出了自动升降的舰艇主动甲板,建立基于格子玻尔兹曼方法 (LBM)的舰艇主动甲板流场分析方法,并结合单向耦合模型,嵌入... 被动与主动流动控制可减小舰艇艉流强度,但直升机着舰甲板处仍存在明显回流现象,由此导致直升机气动载荷变化显著。提出了自动升降的舰艇主动甲板,建立基于格子玻尔兹曼方法 (LBM)的舰艇主动甲板流场分析方法,并结合单向耦合模型,嵌入旋翼黏性涡粒子法,研究直升机主动甲板着舰气动载荷特性。通过与SFS2舰艇流场试验、分离涡模拟(DES)方法、大涡模拟(LES)方法比较,验证了所建方法的准确性。随后研究主动甲板对舰艇流场和直升机着舰气动载荷的影响特性。结果表明:相比于标准SFS2舰艇,主动甲板有效抑制了直升机着舰甲板处回流,以及直升机旋翼拉力损失、滚转和俯仰力矩,最大降幅分别为21.6%、55.1%、74.6%。 展开更多

关键词 主动甲板 直升机旋翼 舰艇艉流 格子玻尔兹曼方法 黏性涡粒子

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旋翼翼型动态失速等离子体流动控制试验研究 被引量：2

3

作者 吴霖鑫 李国强 +3 位作者 杨永东 张鑫 陈磊 赵光银 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期801-812,共12页

翼型动态失速是指机翼或叶片的当地迎角呈现周期或急剧变化时绕流附面层大范围分离带来的一种强烈的非线性、非定常流动现象。动态失速涡脱离翼型后缘流向下游时,会引发升力急剧下降、阻力迅速增大的失速和颤振问题。基于旋翼翼型两自... 翼型动态失速是指机翼或叶片的当地迎角呈现周期或急剧变化时绕流附面层大范围分离带来的一种强烈的非线性、非定常流动现象。动态失速涡脱离翼型后缘流向下游时,会引发升力急剧下降、阻力迅速增大的失速和颤振问题。基于旋翼翼型两自由度动态试验装置和高频高速振荡试验装置,以典型旋翼翼型为研究对象,利用纳秒脉冲激励电源和介质阻挡放电等离子体激励器,在FL-11风洞和FL-20风洞开展了翼型动态失速等离子体流动控制试验研究,试验最高雷诺数突破1.7×10^(6),模型最高振荡频率突破10 Hz。试验结果表明,等离子体气动激励能够有效控制翼型动态失速,改善平均气动力,减小俯仰力矩负峰值,减小气动力/力矩随迎角变化的迟滞区域。 展开更多

关键词 旋翼翼型 动态失速 等离子体 耦合振荡

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直升机旋翼涡环状态的气动噪声特性 被引量：1

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作者 王亮权 何龙 +2 位作者 徐国华 杨仕鹏 李丹 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2022年第6期83-91,共9页

使用一种鲁棒的CFD/涡粒子耦合方法,以Caradonna-Tung旋翼为研究对象,采用固定旋翼总距、逐步增大垂直下降率的计算策略,对直升机旋翼垂直下降时可能出现的涡环状态进行了数值模拟,展示了旋翼涡环状态高度紊乱的流场。数值模拟结果同时... 使用一种鲁棒的CFD/涡粒子耦合方法,以Caradonna-Tung旋翼为研究对象,采用固定旋翼总距、逐步增大垂直下降率的计算策略,对直升机旋翼垂直下降时可能出现的涡环状态进行了数值模拟,展示了旋翼涡环状态高度紊乱的流场。数值模拟结果同时表明,旋翼垂直下降速度接近悬停诱导速度时,旋翼进入深度涡环状态,整体拉力及桨叶剖面的升力迅速下降。在流场模拟结果的基础上进行了旋翼气动噪声分析,结果表明随着垂直下降率的增加,旋翼载荷噪声频谱特性出现显著变化,频谱阶次在十倍频以上的中频噪声幅值有所提高。基于这一发现,提出了一种在直升机机身周围安装麦克风,通过实时分析旋翼噪声频谱成分,以对旋翼在进入涡环状态的早期就做出及时预警的新方法。 展开更多

关键词 直升机旋翼 垂直下降 涡环状态 气动噪声 耦合方法

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基于Kriging模型的风力机翼型优化设计及气动性能分析

5

作者 王清 张敏 +2 位作者 李德顺 李国强 唐隆琛 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期625-634,共10页

耦合高精度数值模拟方法、Kriging模型及遗传算法,建立高效、高精度数值模拟算法。以翼型的最大升阻比和最大切向力系数为目标函数,基于S809翼型开展多状态、多目标下的气动外形优化设计。结果表明,在Re=1×10^(6)、迎角为6˚和Re=5&... 耦合高精度数值模拟方法、Kriging模型及遗传算法,建立高效、高精度数值模拟算法。以翼型的最大升阻比和最大切向力系数为目标函数,基于S809翼型开展多状态、多目标下的气动外形优化设计。结果表明,在Re=1×10^(6)、迎角为6˚和Re=5×10^(5)、迎角为8˚两种设计工况下,优化翼型的升阻比分别提升10.34%和10.75%。为验证优化翼型在风力机设计中的适用性,进一步基于优化翼型和S809翼型分别设计三叶片风轮,对比不同工况下风轮气动性能,发现在设计工况下,基于优化翼型设计的风轮叶片风能利用系数增大7.5%;偏航工况下基于优化翼型设计的风轮叶片风能利用系数增大7.54%,证明优化翼型能更好地适应非定常状态。 展开更多

关键词 翼型 优化 风力机 KRIGING模型 计算流体力学

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Φ3.2m风洞共轴刚性旋翼试验台研制 被引量：2

6

作者 黄明其 杨永东 +2 位作者 梁鉴 彭先敏 唐敏 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期93-97,共5页

为满足共轴刚性对转旋翼气动特性及流动机理研究的风洞试验需要,在中国空气动力研究与发展中心Φ3.2m风洞开展了共轴刚性对转旋翼试验台(以下简称共轴旋翼试验台)研制。该试验台可开展Φ2m量级双旋翼模型的桨尖马赫数相似试验,是研究双... 为满足共轴刚性对转旋翼气动特性及流动机理研究的风洞试验需要,在中国空气动力研究与发展中心Φ3.2m风洞开展了共轴刚性对转旋翼试验台(以下简称共轴旋翼试验台)研制。该试验台可开展Φ2m量级双旋翼模型的桨尖马赫数相似试验,是研究双旋翼构型高速直升机气动特性的重要试验设备。采用上、下旋翼模型独立支撑、单一电机驱动,实现了同步反向旋转、同步改变旋翼轴倾角、旋翼总距、旋翼周期变距等远程实时控制功能;通过设计计算-测试-调节的迭代,解决了试验台台体的动力学特性匹配问题;合理选择设计参数,解决了传动系统稳定性问题;利用该试验台获得的某旋翼模型风洞试验结果,拉力系数的重复性精度优于0.58%,扭矩系数的重复性精度优于0.11%。 展开更多

关键词 共轴 刚性旋翼 风洞 试验装置 动力学特性

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带前缘小翼的扇翼翼型气动特性数值模拟分析 被引量：3

7

作者 杜思亮 冯衬 唐正飞 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期870-882,共13页

扇翼升力和推力的产生主要依靠翼型前缘弧形槽上方低压涡的形成,使得升力和推力具有较强的耦合关系,如何对其解耦控制是扇翼进一步工程应用的关键。对于扇翼翼型各项几何参数确定的情况下,前缘开口角的大小对扇翼气动性能的影响最大。... 扇翼升力和推力的产生主要依靠翼型前缘弧形槽上方低压涡的形成,使得升力和推力具有较强的耦合关系,如何对其解耦控制是扇翼进一步工程应用的关键。对于扇翼翼型各项几何参数确定的情况下,前缘开口角的大小对扇翼气动性能的影响最大。因此考虑在基准扇翼翼型的前缘安装前缘小翼的方法来改变扇翼前缘开口角的大小,通过数值模拟的方法,对比分析了单片、双片和三片前缘小翼在不同前缘小翼偏转角、来流速度、迎角下对扇翼升力和推力的影响规律。结果表明:通过对前缘小翼偏转角的角度控制不仅仅可以改善扇翼的升力和推力,还可对低压涡的强度和位置进行控制,满足对扇翼气动力的主动控制要求,因而可实现对扇翼飞行器姿态进行操控的目的。 展开更多

关键词 前缘小翼 扇翼 气动特性 涡控技术 CFD

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集成旋翼控制的直升机高带宽飞行控制设计 被引量：1

8

作者 孙青云 李玉龙 +1 位作者 鲁可 吉洪蕾 《重庆大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期87-98,共12页

为发展一种集成旋翼控制的直升机高带宽飞行控制设计方法,基于显模型跟踪控制技术,在反馈控制模块引入旋翼运动信息并采用旋翼/机体控制增益的最优化设计提升直升机动稳定性,采用旋翼前馈增强控制提升直升机操纵频率,提出基于有效跟踪... 为发展一种集成旋翼控制的直升机高带宽飞行控制设计方法,基于显模型跟踪控制技术,在反馈控制模块引入旋翼运动信息并采用旋翼/机体控制增益的最优化设计提升直升机动稳定性,采用旋翼前馈增强控制提升直升机操纵频率,提出基于有效跟踪的显模型参数设计方法提升直升机小幅高频和中等幅度姿态控制的操纵品质。最后,基于高阶飞行动力学模型分析直升机操纵品质,结果表明:将旋翼控制用于直升机飞行控制设计能够在保持系统稳定性的同时提升操纵频率,直升机纵、横向操纵响应带宽分别提升18%和10%,纵、横向姿态快捷性分别提升25%和20%。 展开更多

关键词 直升机 旋翼控制 显模型跟踪控制 操纵品质 飞行动力学

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基于DEM的直升机沙盲加速计算方法 被引量：3

9

作者 谭剑锋 韩水 +1 位作者 王畅 于领军 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1352-1361,共10页

直升机沙盲数值模拟是研究沙盲演化特性的重要手段,而沙盲由众多动力学特性复杂的沙粒构成,这导致沙盲数值模拟复杂且计算量庞大。基于离散单元法(DEM)和沙粒动力学方程,将沙粒映射至背景网格实现加速计算,并将背景网格分裂为多子区再... 直升机沙盲数值模拟是研究沙盲演化特性的重要手段,而沙盲由众多动力学特性复杂的沙粒构成,这导致沙盲数值模拟复杂且计算量庞大。基于离散单元法(DEM)和沙粒动力学方程,将沙粒映射至背景网格实现加速计算,并将背景网格分裂为多子区再次加速计算,构建背景网格映射-分裂加速计算模型,且耦合沙粒接触碰撞模型、沙粒-流场耦合模型、旋翼/地面气动干扰模型,提出基于DEM的直升机沙盲加速计算方法。通过与美国陆军EH-60L着陆-起飞沙盲测试结果对比表明:所提方法能准确捕捉着陆-起飞状态的直升机沙盲,且相比于沙盲直接模拟方法,所提方法计算量显著减小。直接模拟方法的计算量随沙粒数量抛物线增加,而所提方法计算量随沙粒数量线性增加。当沙粒数量大于1×10^(7)时,相比于仅背景网格映射模型加速方法,所提方法计算量减小70.29%。 展开更多

关键词 沙盲 离散单元法 映射-分裂模型 加速方法 直升机

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基于PIV/PTV的直升机旋翼“沙盲”现象风沙两相流测量

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作者 王少飞 潘翀 +2 位作者 张卫国 刘亚奎 齐中阳 《实验流体力学》 2025年第4期28-35,共8页

本文采用粒子图像/追踪测速技术(PIV/PTV),对直升机旋翼近地悬停诱导的“沙盲”风沙两相流进行了测量。通过Γ2涡心识别和模态分解方法,精细描绘了尾流场中桨尖涡偏转、合并耗散的过程,并揭示了该过程中不同区域主导模态的空间分布形态... 本文采用粒子图像/追踪测速技术(PIV/PTV),对直升机旋翼近地悬停诱导的“沙盲”风沙两相流进行了测量。通过Γ2涡心识别和模态分解方法,精细描绘了尾流场中桨尖涡偏转、合并耗散的过程,并揭示了该过程中不同区域主导模态的空间分布形态和频率特征。通过对颗粒运动过程的观察,发现了颗粒受尾流场激励形成的波浪状团聚扩散结构。地表颗粒在近地区域(x/R=2~3)内被大量激励起动。对流场模态数据的相关分析表明,该区域内颗粒的起动与桨尖涡合并后形成的大尺度耗散结构的输运密切相关。 展开更多

关键词 直升机旋翼 沙盲 两相流 粒子图像/追踪测速技术 本征正交分解

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基于混合重构高阶间断伽辽金方法的二维层流和湍流数值模拟 被引量：1

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作者 熊为 张卫国 +2 位作者 丁珏 杨小权 翁培奋 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期608-620,共13页

为了提高间断伽辽金方法的计算效率,解决least-squares重构方法无法满足2-exact的缺陷,发展了基于recovery重构和least-squares重构相结合的三阶混合重构方法,用于求解可压缩层流和湍流流动.将Navier-Stokes方程和修正的一方程Negative ... 为了提高间断伽辽金方法的计算效率,解决least-squares重构方法无法满足2-exact的缺陷,发展了基于recovery重构和least-squares重构相结合的三阶混合重构方法,用于求解可压缩层流和湍流流动.将Navier-Stokes方程和修正的一方程Negative Spalart-Allmaras模型方程耦合成为系统方程,采用三阶重构间断伽辽金方法进行求解.时间推进采用基于半解析精确Jacobian矩阵的上-下对称高斯赛德尔格式(lower-upper symmetric Gauss-Seidel scheme,LU-SGS)预处理广义极小剩余(generalized minimal residual,GMRES)方法和四阶隐式Runge-Kutta方法;空间对流项离散采用Haten-Lax-van Leer接触(Haten-Lax-van Leer contact,HLLC)格式;黏性项离散采用第二Bassi-Rebay(second Bassi-Rebay,BR2)格式,并对BR2局部和全局提升算子开展三阶重构,达到提高计算精度的目的.通过典型算例验证了发展rDGP_(1)P_(2)方法的准确性和计算效率.研究结果表明:重构的rDGP_(1)P_(2)方法不仅具有较高的计算精度,而且还具有较高的计算效率. 展开更多

关键词 高阶精度 间断伽辽金方法 混合重构 第二Bassi-Rebay(second Bassi-Rebay BR2)格式

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