基于CFD/CSD耦合方法的新型桨尖旋翼气动弹性载荷计算

• 作者: 招启军 王俊毅 肖宇
• 来源期刊: 航空学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 旋翼 气动弹性载荷 新型桨尖 计算流体力学 计算结构动力学 松耦合
• 年，卷（期）: 2014,（9）
• 所属期刊栏目: 流体力学与飞行力学
• 页码范围: 2426-2437
• 页数: 12页
• 分类号: V211.47|O343
• 字数: 4606字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7527/S1000-6893.2013.0519

摘要

为提高旋翼非定常气动弹性载荷的分析精度,在刚性旋翼计算流体力学(CFD)方法中引入计算结构动力学(CSD)方法,建立了一套适合于新型桨尖旋翼气动弹性载荷分析的CFD/CSD耦合方法.旋翼流场分析采用Navier-Stokes/Euler方程作为控制方程,围绕旋翼生成运动嵌套网格.在流场求解中,采用双时间法推进,通量计算采用Jame-son中心格式,并采用B-L(Baldwin-Lomax)湍流模型.基于Hamilton变分原理和中等变形梁理论开展桨叶弹性运动变形分析,并发展了一套具有任意转角梁单元的新方法以提高新型桨尖旋翼的动力学分析精度.采用基于代数变换方法的网格变形策略,建立了一套CFD/CSD松耦合方法,桨叶运动变形和旋翼气动力信息通过流固交接面传递.首先分别对CSD和CFD模块进行了验证,然后计算了UH-60A旋翼在高速前飞状态下的气动弹性载荷,并与试验值进行了对比,最后重点对旋翼桨尖形状进行了参数分析.计算结果表明,相比于升力线理论和刚性旋翼CFD方法,CFD/CSD耦合方法可以显著提高旋翼非定常气动弹性载荷的分析精度,并能更准确地反映新型桨尖旋翼的气动弹性耦合效应;同时采用后掠桨尖在桨叶前行侧30°～90°方位角范围可以显著降低激波强度,有利于改善旋翼的气动特性.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	招启军	南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室	110	825	15.0	20.0
2	王俊毅	南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室	2	14	2.0	2.0
3	肖宇	南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室	6	36	4.0	6.0