涵道气动优化设计方法 被引量：16

1

作者 叶坤 叶正寅 屈展 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1828-1835,共8页

基于动量源方法进行涵道气动力的计算,分别采用响应面模型和基于神经网络模型对NASA涵道构型进行优化设计,并对优化结果采用CFD进行验证,优化结果表明两种优化方法均取得了一定的优化效果,悬停状态下,基于响应面方法,涵道拉力增加了19.... 基于动量源方法进行涵道气动力的计算,分别采用响应面模型和基于神经网络模型对NASA涵道构型进行优化设计,并对优化结果采用CFD进行验证,优化结果表明两种优化方法均取得了一定的优化效果,悬停状态下,基于响应面方法,涵道拉力增加了19.4%,基于神经网络方法,涵道拉力增加了21.2%.并为了较为细致地研究涵道拉力产生的机理,在对涵道进行建模时,采用一种分区的方法,将涵道划分为6个区域,并得到了涵道拉力在此6个区域上的分布.计算结果表明:涵道唇口形成的负压是产生涵道附加拉力的主要因素,且靠近涵道内侧唇口提供的拉力占比重较大.该优化方法可以有效地应用于涵道外形的气动优化设计中. 展开更多

关键词 涵道风扇 优化设计 响应面 神经网络 遗传算法 动量源方法 数值模拟

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直升机/舰船耦合流场的数值模拟 被引量：14

2

作者 苏大成 史勇杰 +1 位作者 徐国华 宗昆 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期75-86,共12页

发展了一套基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程的直升机/舰船耦合流场数值模拟方法,采用ROEMUSCL格式对交接面通量进行重构,并采用k-ε湍流模型以提高对涡流场的捕捉精度,直升机旋翼等旋转部件的模拟使用动量源模型。然后,以具有典型... 发展了一套基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程的直升机/舰船耦合流场数值模拟方法,采用ROEMUSCL格式对交接面通量进行重构,并采用k-ε湍流模型以提高对涡流场的捕捉精度,直升机旋翼等旋转部件的模拟使用动量源模型。然后,以具有典型驱护舰结构的LPD-17及ROBIN直升机的组合为研究对象,从涡量场、速度场及压力场等方面分析了直升机、舰船耦合情形下的流场特征。研究表明,当来流速度V_∞≥4m/s时,舰船流场进入雷诺数自准区,流场速度无因次化量基本保持不变;直升机着舰时,旋翼会与舰船艉部的涡回流区以及甲板两侧的舷涡发生较强的"涡-涡干扰",在上述干扰以及舰面效应的共同作用下,旋翼拉力产生显著的振荡,并呈现出先减小、后增大的变化特征;当着舰位置向舰尾移动时,艉部回流区的影响减弱,旋翼拉力振荡幅度相应减小。最后,对全机状态下的耦合流场进行了模拟,结果显示机身和尾桨对舰艉流场的主要结构影响较小,可用旋翼/舰船耦合流场来进行直升机安全着舰分析,这将显著缩短计算时间。 展开更多

关键词 直升机 舰船 舰艉流 动量源方法 着舰飞行

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基于动量源方法的直升机旋翼/机身流场数值模拟 被引量：12

3

作者 王博 招启军 徐国华 《直升机技术》 2008年第3期25-30,共6页

建立了一套基于动量源方法的直升机旋翼/机身流场数值模拟方法。将旋翼对流场的作用以动量源项的形式代表,建立了一个包含动量源项的CFD方法。针对直升机旋翼/机身流场的特点以及动量源方法对网格系统的要求,采用了一种混合网格生成方... 建立了一套基于动量源方法的直升机旋翼/机身流场数值模拟方法。将旋翼对流场的作用以动量源项的形式代表,建立了一个包含动量源项的CFD方法。针对直升机旋翼/机身流场的特点以及动量源方法对网格系统的要求,采用了一种混合网格生成方法。通过结合旋翼桨叶的运动方式、几何特征及气动特性,建立一个包含动量源项的N-S方程的旋翼流场计算方法和迭代流程,并采用该方法进行直升机旋翼、机身和旋翼/机身下洗流场的数值模拟,得到了关于旋翼/机身干扰流场的一些有意义的结论。 展开更多

关键词 旋翼 机身 动量源方法 流场 计算流体力学

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分布式动力系统参数对翼身融合布局无人机气动特性的影响 被引量：9

4

作者 张阳 周洲 +1 位作者 王科雷 范中允 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期17-26,共10页

以耦合分布式动力系统的边界层吸入(BLI)翼身融合(BWB)布局无人机为研究对象,研究了动力系统参数对全机在巡航/起飞条件下的气动影响。使用动量源方法(MSM)对NASA涵道螺旋桨模型进行了数值计算,验证了文中数值计算方法的可靠性。采用结... 以耦合分布式动力系统的边界层吸入(BLI)翼身融合(BWB)布局无人机为研究对象,研究了动力系统参数对全机在巡航/起飞条件下的气动影响。使用动量源方法(MSM)对NASA涵道螺旋桨模型进行了数值计算,验证了文中数值计算方法的可靠性。采用结构网格及S-A湍流模型求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程的方法,对装配D80涵道风扇的全机构型在巡航状态下的气动特性进行了数值计算,验证了BWB布局飞行器在分布式动力系统影响下具有增升的气动效果,并与不同动力系统尺寸参数的构型进行了对比。研究了动力系统推力大小对起飞状态下全机的气动影响。研究表明,由于分布式动力系统的抽吸作用,有效提高了机身附近的流速,同时一定程度上抑制了气流的展向流动,使得全机的升力系数提高了16%,升阻比提高了10%;在同等推力的条件下,D80涵道风扇桨盘载荷更大,使得进出口静压较小,气流流速较大,相比于D150涵道风扇,全机升阻比提高了15%;起飞时增大动力系统推力可以降低机身上表面气流分离的可能性,具备提高起飞质量的能力。 展开更多

关键词 分布式动力 边界层吸入 翼身融合 涵道风扇 动量源方法 气动特性

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基于CFD方法的直升机前飞状态配平分析 被引量：8

5

作者 冯德利 招启军 徐国华 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期2256-2264,共9页

在直升机非线性全量飞行动力学模型的基础上,提出了一种耦合计算流体力学(CFD)方法的前飞状态配平计算分析方法。为提高传统飞行动力学建模中的直升机旋翼、机身和尾桨等部件的气动力计算精度,降低对试验数据的依赖性,建立了一个以Navie... 在直升机非线性全量飞行动力学模型的基础上,提出了一种耦合计算流体力学(CFD)方法的前飞状态配平计算分析方法。为提高传统飞行动力学建模中的直升机旋翼、机身和尾桨等部件的气动力计算精度,降低对试验数据的依赖性,建立了一个以Navier-Stokes方程为控制方程且包含旋翼和尾桨动量源项的直升机气动干扰流场及气动力的计算方法。采用非结构网格技术生成围绕直升机的网格,空间方向采用Jameson中心差分格式进行离散,时间推进采用五步龙格库塔法,并添加人工黏性以抑制解的数值振荡等,同时采用当地时间步长、变系数的隐式残值光顺等方法加速流场收敛。在耦合CFD方法的配平计算中,建立了一种将CFD计算得到的气动力与飞行动力学中的气动力高效耦合的策略。在飞行动力学模型和CFD方法验证的基础上,以UH-60A直升机为研究对象,进行了耦合CFD方法的全机配平分析,最后检验了耦合CFD模型的直升机配平方法的收敛性和精度。结果表明,该方法可以有效地提高配平分析精度,满足工程分析要求。 展开更多

关键词 直升机 旋翼 飞行动力学 配平分析 动量源方法 计算流体力学

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倾转旋翼机过渡状态飞行速度对气动性能的影响 被引量：3

6

作者 史金帅 方昕卓异 +2 位作者 张夏阳 赵国庆 王博 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2023年第2期1-6,共6页

针对倾转半机翼类型的倾转旋翼机,采用计算流体力学方法建立过渡状态的数值计算模型,用于其气动特性计算与分析,研究前飞速度对倾转旋翼机过渡状态气动性能的影响。首先,基于动量源方法建立旋翼气动分析模型,对孤立旋翼进行动压分布计... 针对倾转半机翼类型的倾转旋翼机,采用计算流体力学方法建立过渡状态的数值计算模型,用于其气动特性计算与分析,研究前飞速度对倾转旋翼机过渡状态气动性能的影响。首先,基于动量源方法建立旋翼气动分析模型,对孤立旋翼进行动压分布计算并与试验结果进行对比,验证建立的动量源方法的有效性;然后,建立全机的气动干扰数值计算模型,对机身采用非结构化网格进行划分;最后,分析过渡状态主要部件竖直方向力及倾转段机翼气动性能随前飞速度的变化规律。结果表明:随倾转角增大,倾转段机翼的升阻比减小明显;在小倾转角度下,虽然倾转段机翼发生了失速,但由于其迎风面积增大且在升力方向上具有一定的投影面积,其升力不会迅速减小。 展开更多

关键词 倾转半机翼 计算流体力学 动量源方法 过渡状态 前飞速度

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高速直升机推力桨气动干扰特性研究

7

作者 廖霆汉 曹宸恺 +2 位作者 招启军 陈希 赵国庆 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2024年第4期13-20,共8页

针对前飞状态高速直升机全机气动干扰特性开展了研究。首先,基于动量源方法建立共轴刚性旋翼气动分析模型,并通过与试验结果对比,验证了数值模拟方法的可靠性;然后,采用滑移网格方法建立推力桨干扰的数值计算模型,采用非结构网格对机身... 针对前飞状态高速直升机全机气动干扰特性开展了研究。首先,基于动量源方法建立共轴刚性旋翼气动分析模型,并通过与试验结果对比,验证了数值模拟方法的可靠性;然后,采用滑移网格方法建立推力桨干扰的数值计算模型,采用非结构网格对机身进行划分;最后,开展了旋翼、机身、平/垂尾等对推力桨气动干扰的模拟,分析了平尾气动布局参数对推力桨气动特性的影响规律。结果表明:相较于孤立推力桨,全机干扰情况下推力桨推力系数降低、巡航效率提高;随着平尾负安装角增大,在相同推力桨总距情况下,推力桨推力系数和功率系数均增大。 展开更多

关键词 高速直升机 推力桨 气动布局 动量源方法 滑移网格

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旋转机翼飞机旋翼/机身干扰流场数值计算分析 被引量：3

8

作者 孙威 高正红 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2011年第6期4-8,共5页

基于动量源方法,建立了旋转机翼飞机的旋翼/机身组合流场的数值模拟方法。首先通过Caradon-na-Tung旋翼算例计算,验证了本方法的有效性;然后采用该方法对某旋转机翼飞机的悬停及低速前飞状态下的旋翼/机身干扰流场特性进行了详细的计算... 基于动量源方法,建立了旋转机翼飞机的旋翼/机身组合流场的数值模拟方法。首先通过Caradon-na-Tung旋翼算例计算,验证了本方法的有效性;然后采用该方法对某旋转机翼飞机的悬停及低速前飞状态下的旋翼/机身干扰流场特性进行了详细的计算与分析。结果表明,该方法能够用于计算旋翼与机身的干扰流场,为旋转机翼飞机的设计提供了参考。 展开更多

关键词 旋转机翼飞机 动量源方法 数值模拟 干扰流场

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倾转翼无人机返航过渡段气动分析与优化 被引量：1

9

作者 王禹程 何国毅 王琦 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第22期9848-9856,共9页

倾转翼无人机是兼有固定翼飞机和直升机优点的一种新型旋翼无人飞行器,但其过渡段的气动特性存在非线性、强耦合的特点。基于动量源方法建立了倾转翼无人机返航过渡段的数值模拟方法,经单独旋翼和Georgia-Tech模型算例验证动量源方法的... 倾转翼无人机是兼有固定翼飞机和直升机优点的一种新型旋翼无人飞行器,但其过渡段的气动特性存在非线性、强耦合的特点。基于动量源方法建立了倾转翼无人机返航过渡段的数值模拟方法,经单独旋翼和Georgia-Tech模型算例验证动量源方法的准确性后,结合滑移网格技术模拟倾转翼无人机返航段并进行气动分析,通过调整旋翼转速、倾转角速度,使其定高倾转完成的时间从9.20 s缩短为4.46 s,在此基础上通过MATLAB不同函数拟合曲线编写入动量源,对比得到返航段走廊曲线。计算结果表明利用拟合曲线可以使其更平稳地定高倾转,使倾转翼无人机的返航过渡段受力曲线更加光滑,该方法得到的结果为控制倾转翼无人机返航过渡段的稳定性提供了理论依据。 展开更多

关键词 倾转翼无人机 返航过渡段 动量源方法 气动分析 数值模拟

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黏性波浪场与半潜平台相互作用的数值模拟 被引量：2

10

作者 王彦 尤云祥 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2009年第6期793-799,共7页

以N—S方程为控制方程,采用动量源方法,结合追踪自由面的VOF方法,基于FLUENT求解器,建立了同时具有造波和消波功能的数值波浪水槽。利用该数值水槽对黏性波浪场与半潜平台的相互作用问题进行了数值模拟,获得了黏性波浪场作用下半潜平台... 以N—S方程为控制方程,采用动量源方法,结合追踪自由面的VOF方法,基于FLUENT求解器,建立了同时具有造波和消波功能的数值波浪水槽。利用该数值水槽对黏性波浪场与半潜平台的相互作用问题进行了数值模拟,获得了黏性波浪场作用下半潜平台水动力载荷及其立柱表面波浪爬高的时历特性。研究表明,利用所建立的数值波浪水槽来研究黏性波浪场与深海平台非线性相互作用是一条有效的途径。 展开更多

关键词 数值波浪水槽 动量源方法 黏性波浪场 半潜平台

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倾转四旋翼机气动特性分析及参数影响研究

11

作者 史金帅 林沐阳 +2 位作者 张夏阳 招启军 赵国庆 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2022年第1期1-7,共7页

采用机身/机翼/尾翼贴体网格与旋翼动量源相结合的CFD方法,开展了某倾转四旋翼机气动布局参数对气动特性的影响分析研究。首先,建立了一套适用于倾转四旋翼机全机干扰流场模拟的数值方法。然后,基于所建立方法开展了不同部件干扰情况下... 采用机身/机翼/尾翼贴体网格与旋翼动量源相结合的CFD方法,开展了某倾转四旋翼机气动布局参数对气动特性的影响分析研究。首先,建立了一套适用于倾转四旋翼机全机干扰流场模拟的数值方法。然后,基于所建立方法开展了不同部件干扰情况下旋翼气动特性分析。最后,分析了前飞速度、旋翼旋向组合、旋翼横向距离对旋翼与机翼气动特性的影响规律。结果表明:后旋翼气动特性受全机干扰的影响较大,后旋翼拉力相对于孤立旋翼减小了41%。随着前飞速度的增加,前旋翼和机翼对后旋翼的气动干扰增强。从机头前方正视,机翼的左旋翼右旋和机翼的右旋翼左旋,有利于改善全机气动性能。前后旋翼的横向距离增大会提高后机翼和后旋翼的气动性能,横向距离为0.5 m时,后旋翼拉力比0 m时增大47%。 展开更多

关键词 倾转四旋翼机 CFD方法 动量源方法 气动特性 参数影响

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双层平尾对旋翼/平尾干扰的抑制机理研究 被引量：1

12

作者 孙会迅 孙朋朋 +1 位作者 林永峰 曾伟 《直升机技术》 2021年第4期1-6,12,共7页

为研究双层平尾对旋翼/平尾干扰的抑制机理,采用基于动量源模型的CFD方法建立了旋翼/平尾干扰计算模型,获得了不同前进比下的不同平尾构型的旋翼/平尾气动干扰计算结果,分析了旋翼干扰状态下的不同构型平尾的载荷和流场特点。结果表明:... 为研究双层平尾对旋翼/平尾干扰的抑制机理,采用基于动量源模型的CFD方法建立了旋翼/平尾干扰计算模型,获得了不同前进比下的不同平尾构型的旋翼/平尾气动干扰计算结果,分析了旋翼干扰状态下的不同构型平尾的载荷和流场特点。结果表明:平尾干扰载荷在前进比0.05时最大,相比单层平尾,双层平尾的干扰载荷下降约43%;双层平尾的上下双层设计降低了单层平尾面积,减小了由于旋翼尾迹撞击在上层平尾上而产生的干扰载荷;由于上层平尾的遮挡作用,减弱了旋翼尾迹对下层平尾的干扰作用。 展开更多

关键词 双层平尾 气动干扰 动量源方法 数值模拟

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基于Isight的倾转旋翼飞行器前飞状态翼型优化 被引量：1

13

作者 赵广 何国毅 +2 位作者 王琦 罗云 王振 《航空工程进展》 CSCD 2019年第4期514-520,535,共8页

倾转旋翼飞行器被认为是下一代旋翼类飞行器的主要发展方向,研究其机翼的气动优化设计,对于提高该类飞行器的飞行性能具有重要意义。以NACA2412为原始翼型,首先,采用Hicks-Henne方法进行翼型参数化,并确定设计变量;其次,采用Isight集成... 倾转旋翼飞行器被认为是下一代旋翼类飞行器的主要发展方向,研究其机翼的气动优化设计,对于提高该类飞行器的飞行性能具有重要意义。以NACA2412为原始翼型,首先,采用Hicks-Henne方法进行翼型参数化,并确定设计变量;其次,采用Isight集成翼型生成、网格划分、流场求解等软件,建立翼型自动优化平台;然后,采用基于最优拉丁超立方设计(Opt LHD)和径向基函数(RBF)的代理模型,并用多岛遗传算法(MIGA)进行机翼优化;最后,将优化后的翼型生成三维机翼,进行气动特性计算。优化过程中,对比两种边界条件的优化结果,以证明所用优化方法的有效性;为了减少计算量,使用动量源方法用作用盘代替旋翼。结果表明:根据机翼展向来流速度分布进行翼型优化,在前飞状态下优化后的机翼的升阻比提高了66.03%。 展开更多

关键词 倾转旋翼飞行器 翼型优化 ISIGHT 代理模型 动量源方法

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前飞状态涵道尾桨气动特性CFD分析 被引量：1

14

作者 宋长红 林永峰 陈文轩 《直升机技术》 2009年第2期30-34,共5页

本文利用CFD商业软件Fluent为平台,以动量源代替桨叶对流场的作用,通过编写UDF程序把动量源加入到N-S方程中。动量源方法的基本思想是利用作用力与反作用的规律,由于代表桨叶的薄圆柱体里的任一网格处动量源的表达式只与桨叶的几何参数... 本文利用CFD商业软件Fluent为平台,以动量源代替桨叶对流场的作用,通过编写UDF程序把动量源加入到N-S方程中。动量源方法的基本思想是利用作用力与反作用的规律,由于代表桨叶的薄圆柱体里的任一网格处动量源的表达式只与桨叶的几何参数与该网格的瞬时速度有关,从而建立了一套适合于悬停和前飞状态的能够实现尾桨和涵道相互耦合作用的CFD数值模拟方法。本文将在前面悬停流场模拟的基础上,进一步对前飞状态涵道尾桨系统的气动特性进行分析。 展开更多

关键词 CFD 涵道尾桨 动量源方法 相互耦合作用

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动量源方法在研究旋转机翼悬停气动特性中的应用

15

作者 马小庆 邓阳平 高正红 《科学技术与工程》 2009年第12期3371-3374,共4页

对动量源方法进行了改进,应用于研究旋转机翼悬停气动特性;采用翼型升力、阻力系数数据库(Airfoil Coefficient Table)提高叶素力计算的准确度;引入普朗特桨尖损失函数(Prandtls Tip-Loss Function)计入桨尖损失;依次对传统旋翼和旋转... 对动量源方法进行了改进,应用于研究旋转机翼悬停气动特性;采用翼型升力、阻力系数数据库(Airfoil Coefficient Table)提高叶素力计算的准确度;引入普朗特桨尖损失函数(Prandtls Tip-Loss Function)计入桨尖损失;依次对传统旋翼和旋转机翼进行了计算,计算结果与实验结果吻合较好。 展开更多

关键词 动量源方法 旋转机翼 翼型升力 阻力系数数据库 普朗特桨尖损失函数

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菱形翼布局太阳能无人机螺旋桨滑流影响研究 被引量：5

16

作者 赵炜 黄江流 +2 位作者 周洲 张顺家 毕鹏 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1296-1306,共11页

为了探究螺旋桨滑流对低雷诺数菱形翼布局太阳能无人机气动特性的影响,采用动量源方法(MSM)与k-k_L-ω转捩模型求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程对不同转速状态下菱形翼布局太阳能无人机的气动特性进行了准确模拟。并通过对比机翼... 为了探究螺旋桨滑流对低雷诺数菱形翼布局太阳能无人机气动特性的影响,采用动量源方法(MSM)与k-k_L-ω转捩模型求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程对不同转速状态下菱形翼布局太阳能无人机的气动特性进行了准确模拟。并通过对比机翼表面流场结构与压力分布,分析了不同迎角下螺旋桨转速变化对菱形翼布局前后翼气动干扰的机理。研究表明:随着螺旋桨转速增大,小迎角下增升减阻效果明显,最大升阻比在3 000 r/min时提升了18.4%。在小迎角时,前翼气流受到抽吸作用,升力增加,后翼受螺旋桨旋转气流影响,前缘出现大范围吸力区,压差阻力减小。在大迎角时,前翼影响不变,后翼前缘下表面吸力区范围及强度均减弱,前缘负升力区消失,增升效果改善,压差阻力增加。由于在不同迎角时,升力增量的主要贡献部件不同,导致无人机纵向静稳定裕度随着转速的提升而增大。菱形翼布局太阳能无人机通过合理设置螺旋桨位置与转速,可有效利用螺旋桨滑流提升气动性能。 展开更多

关键词 菱形翼布局 太阳能无人机 螺旋桨滑流 低雷诺数 动量源方法(MSM)

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