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计入桨叶运动的旋翼CFD网格设计技术 被引量：13
1
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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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
2
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
3
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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先进直升机旋翼悬停状态气动性能计算 被引量：6
4
作者 徐广 招启军 +2 位作者 王博 徐国华 高延达 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1723-1732,共10页
为更好地模拟先进直升机旋翼流场,同时准确计算其悬停状态的气动性能,建立了一套基于Navier-Stokes/Euler方程的混合CFD方法。该方法的求解域由两部分组成:一是围绕旋翼桨叶周围的黏性区域,采用可压缩Navier-Stokes方程来模拟旋翼附近... 为更好地模拟先进直升机旋翼流场,同时准确计算其悬停状态的气动性能,建立了一套基于Navier-Stokes/Euler方程的混合CFD方法。该方法的求解域由两部分组成:一是围绕旋翼桨叶周围的黏性区域,采用可压缩Navier-Stokes方程来模拟旋翼附近的黏性流动和近场尾涡的捕捉;二是离桨叶较远、黏性可以忽略的远场区域,用Euler方程来描述其流动。在该方法中,将三阶逆风格式(MUSCL)与通量差分分裂方法相结合,无需添加人工黏性,因而可有效地减少旋翼尾迹数值耗散。为便于流场分区求解以及周期性边界条件的实施,采用了嵌套网格方法,并给出旋翼网格与背景网格交界面的信息传递方式。应用所建立的计算方法,首先对二维翼型、三维M6机翼的流场进行了数值模拟,以验证计算方法;然后,着重计算了有实验结果可供对比的具有先进气动外形的HELISHAPE 7A模型旋翼和UH-60A直升机旋翼,通过计算得到旋翼表面压力分布、桨叶展向拉力系数分布、桨叶表面细节流动以及气动性能等,进一步验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 直升机 旋翼 气动性能 Navier—Stokes方程 嵌套网格
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倾转旋翼机连续倾转过渡状态数值模拟 被引量：4
5
作者 吴伟伟 马存旺 +1 位作者 张练 孙凯军 《航空工程进展》 CSCD 2021年第3期55-64,共10页
倾转旋翼机在倾转过渡过程中气动构型不断变化,气动特性具有强非线性的特点。针对倾转旋翼机复杂的连续倾转过渡状态,基于运动嵌套网格和局部坐标系理论建立一套适合于模拟倾转旋翼机连续倾转过渡状态的网格系统,并采用RANS方程建立适... 倾转旋翼机在倾转过渡过程中气动构型不断变化,气动特性具有强非线性的特点。针对倾转旋翼机复杂的连续倾转过渡状态,基于运动嵌套网格和局部坐标系理论建立一套适合于模拟倾转旋翼机连续倾转过渡状态的网格系统,并采用RANS方程建立适合于强非线性气动特性的非定常流场分析的CFD方法;采用该方法模拟某型倾转旋翼机从直升机模式到固定翼模式的连续倾转过渡状态的气动特性。结果表明:对于不同的倾转过渡时间,旋翼和机体气动特性随旋翼倾转角增加变化趋势基本一致;随着旋翼倾转角增加,机体升力系数先增大后减小,在旋翼倾转角40°附近达到最大,相比初始状态及平飞状态增大约30%;随着旋翼倾转角、总距角及前飞速度线性增大,旋翼拉力系数及其垂向分量逐渐减小;旋翼倾转角和前飞速度线性增大,采用合适的总距角非线性变化曲线,倾转旋翼机总升力可以保持在目标值附近。 展开更多
关键词 倾转旋翼 连续倾转过渡 气动特性 数值模拟 嵌套网格
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一种适合于旋翼前飞非定常流场计算的新型运动嵌套网格方法 被引量：20
6
作者 王博 招启军 +1 位作者 徐广 徐国华 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期14-21,共8页
针对旋翼流场计算中关键的运动嵌套网格技术,提出了一个新的网格单元关系快速判断方法。该方法通过计算特殊网格点在背景网格上的位置来建立桨叶网格在背景网格中所占据范围的关系,并用于嵌套网格洞单元的识别,又进一步将该方法推广用于... 针对旋翼流场计算中关键的运动嵌套网格技术,提出了一个新的网格单元关系快速判断方法。该方法通过计算特殊网格点在背景网格上的位置来建立桨叶网格在背景网格中所占据范围的关系,并用于嵌套网格洞单元的识别,又进一步将该方法推广用于Inverse Map的建立,在此基础上,建立了一套用于前飞流场计算的运动嵌套方法。通过多种前飞旋翼测试算例,分别评估了背景网格、桨叶网格尺寸改变对计算时间的影响,同时验证了该方法的可靠性,结果表明构建网格嵌套关系所用时间随桨叶网格和背景网格尺寸的变化幅度较小,且具有良好的鲁棒性,能够满足旋翼前飞状态计算的需要。最后,在基于前飞非定常N-S/Euler流场求解器中,采用该方法模拟了UH-60A和7A旋翼悬停/前飞状态的气动特性,通过计算时间的对比体现出该方法的高效性,并且流场计算结果与试验数据对比表明该方法可以有效地用于旋翼前飞非定常流场的计算。 展开更多
关键词 旋翼 运动嵌套网格 洞点识别 透视图法 气动特性
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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
7
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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基于CFD的直升机旋翼流场及气动力计算 被引量：2
8
作者 徐广 王博 +1 位作者 徐国华 招启军 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期369-374,共6页
建立了一个基于结构运动嵌套网格的流场求解器,用来精确模拟复杂的旋翼流场,为更好地预测旋翼气动载荷提供一套计算方法。在该求解器中,控制方程为惯性坐标系下的三维非定常Navier-Stokes方程,空间方向上采用低数值耗散的Roe格式结合三... 建立了一个基于结构运动嵌套网格的流场求解器,用来精确模拟复杂的旋翼流场,为更好地预测旋翼气动载荷提供一套计算方法。在该求解器中,控制方程为惯性坐标系下的三维非定常Navier-Stokes方程,空间方向上采用低数值耗散的Roe格式结合三阶逆风格式(Monotonic upwind scheme for conservation law,MUSCL),湍流模式采用了一方程的Spalart-Allmaras模型。应用所建立的方法,分别针对Caradonna模型旋翼、UH-60A直升机旋翼的悬停流场和7A旋翼、SA349/2直升机旋翼的前飞流场以及旋翼气动载荷进行了数值模拟。计算结果表明,本文的方法在一定程度上提高了对旋翼流场的模拟能力,进而提高了旋翼气动载荷的计算精度。 展开更多
关键词 直升机 NAVIER-STOKES方程 运动嵌套网格 旋翼流场 气动载荷
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基于Navier-Stokes方程的旋翼前飞状态气动特性数值模拟研究 被引量：1
9
作者 徐广 招启军 +1 位作者 王博 徐国华 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期413-420,共8页
建立了一个适用于旋翼前飞状态非定常流场和气动载荷计算的数值方法。在该方法中,控制方程为惯性坐标系下的三维非定常Navier-Stokes方程,空间方向上将三阶逆风格式(MUSCL)与通量差分分裂方法相结合。为较好地模拟流动分离,采用了一方程... 建立了一个适用于旋翼前飞状态非定常流场和气动载荷计算的数值方法。在该方法中,控制方程为惯性坐标系下的三维非定常Navier-Stokes方程,空间方向上将三阶逆风格式(MUSCL)与通量差分分裂方法相结合。为较好地模拟流动分离,采用了一方程的Spalart-Allmaras湍流模型,时间方向则采用双时间法推进求解。为计入桨叶的旋转、周期性挥舞和变距运动,采用了运动嵌套网格方法。此外,为了更真实地反映旋翼桨叶的实际运动,发展了一个旋翼配平分析模型及求解方法。应用所建立的方法,首先计算了具有先进气动外形的四片桨叶的UH-60A直升机旋翼悬停状态的流场及气动性能,验证了该方法对悬停状态旋翼气动性能数值模拟的有效性。在此基础上,着重对Caradonna模型旋翼无升力前飞状态和AH-1G直升机旋翼桨-涡干扰前飞状态的气动特性(表面压强分布、扭矩、气动载荷)进行了计算,数值结果和试验值吻合良好,表明本文建立的CFD方法对旋翼前飞状态流场的模拟和气动载荷的计算是有效的。 展开更多
关键词 旋翼 直升机 NAVIER-STOKES方程 运动嵌套网格 气动特性
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交叉旋翼悬停气动性能和流场干扰
10
作者 吴伟伟 马存旺 张练 《气体物理》 2022年第1期30-37,共8页
针对交叉旋翼复杂的气动干扰问题,建立了一种适合于交叉旋翼气动分析的数值模拟方法.该方法采用三维非定常Reynolds平均Navier-Stokes(RANS)方程来求解流场,使用动态嵌套网格方法模拟旋翼运动.使用共轴旋翼悬停实验结果验证了该方法的... 针对交叉旋翼复杂的气动干扰问题,建立了一种适合于交叉旋翼气动分析的数值模拟方法.该方法采用三维非定常Reynolds平均Navier-Stokes(RANS)方程来求解流场,使用动态嵌套网格方法模拟旋翼运动.使用共轴旋翼悬停实验结果验证了该方法的准确性.利用该方法模拟了交叉旋翼在不同状态下的流场,计算了拉力和悬停效率,并与单旋翼、共轴旋翼计算结果进行对比分析,结果显示交叉旋翼流场存在较强的涡-涡和桨-涡干扰,旋翼桨尖涡在90°/270°附近相交;交叉旋翼的拉力系数及悬停效率随旋翼中心间距增大而增大,随交叉角变化较小;在相同总距角下,交叉旋翼悬停效率高于单旋翼和共轴双旋翼3%~8%. 展开更多
关键词 交叉旋翼 非定常流场 气动干扰 运动嵌套网格 悬停状态
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