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Numerical simulation and experimental verification on downwash air flow of six-rotor agricultural unmanned aerial vehicle in hover 被引量:29
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作者 Yang Fengbo Xue Xinyu +1 位作者 Zhang Ling Sun Zhu 《International Journal of Agricultural and Biological Engineering》 SCIE EI CAS 2017年第4期41-53,共13页
Recently,multi-rotor unmanned aerial vehicle(UAV)becomes more and more significantly irreplaceable in the field of plant protection against diseases,pests and weeds of crops.The easy takeoff and landing performance,ho... Recently,multi-rotor unmanned aerial vehicle(UAV)becomes more and more significantly irreplaceable in the field of plant protection against diseases,pests and weeds of crops.The easy takeoff and landing performance,hover function and high spraying efficiency of UAV are urgently required to spray pesticide for crop timely and effectively,especially in dispersed plots and hilly mountains.In such situations,the current researches about UAV spray application mainly focus on studying the influence of the UAV spraying parameters on the droplet deposition,such as operation height,operation velocity and wind velocity.The deposition and distribution of pesticide droplets on crops which depends on installation position of nozzle and airflow distribution characteristics of UAV are directly related to the control effect of pesticide and crop growth in different growth periods.As a preliminary step,this study focuses on the dynamic development law and distribution characteristics of the downwash air flow for the SLK-5 six-rotor agricultural UAV.Based on compressible Reynolds-averaged Navier-Stokes(RANS)equations with an RNG k-εturbulence model and dynamic mesh technology,the efficient three-dimensional computational fluid dynamics(CFD)method was established to analyze the flow field distribution characteristics of UAV in hover.Then the unsteady interaction flow field of the wing was investigated in detail.The downwash wind speed of the marked points for the SLK-5 UAV in hover was also tested by weather tracker.It was found that the maximum velocity value of the downwash flow was close to 10 m/s;the z-direction velocity was the main body of the wind velocity in the downwash airflow,and the comparison of the wind velocity experiment test and simulation showed that the relative error was less than 12%between the experimental and simulated values of the z-direction velocity at the marked points.Then the flow characteristics of the longitudinal and cross section were analyzed in detail,the results obtained can be used as a refere 展开更多
关键词 UAV downwash air flow numerical simulation experimental verification pesticide spray wing interference
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旋翼下洗气流对红外抑制器性能的影响研究 被引量:17
2
作者 王先炜 黄勇 路玉霞 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期772-776,共5页
利用地面模拟试验件实验研究了直升机旋翼下洗气流对红外抑制器气动及红外隐身性能的影响。结果表明,旋翼下洗气流对红外抑制器的气动性能、特征温度、红外辐射等都有明显的影响。旋翼下洗气流速度的增加,将造成红外抑制器的引射系数降... 利用地面模拟试验件实验研究了直升机旋翼下洗气流对红外抑制器气动及红外隐身性能的影响。结果表明,旋翼下洗气流对红外抑制器的气动性能、特征温度、红外辐射等都有明显的影响。旋翼下洗气流速度的增加,将造成红外抑制器的引射系数降低,出口气流温度升高,出口气流温度分布均匀度增加,并使整流罩及外套特征温度迅速增加。存在一个最佳旋翼下洗气流速度,使储物仓特征温度最低。最终,使得在模拟悬停状态下,考虑和不考虑旋翼下洗气流相比,3~5μm的平均红外辐射强度大约增加35%。 展开更多
关键词 红外抑制器 旋翼 下洗气流 直升机 红外隐身性能 地面模拟 实验
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基于旋翼下洗流场的直升机动力舱通风冷却系统仿真 被引量:5
3
作者 袁建新 余建祖 +1 位作者 王先炜 谢永奇 《直升机技术》 2009年第1期31-36,共6页
本文对直升机悬停状态下下洗流场影响区域、动力舱以及发动机排气引射器进行了联合建模,采用结构化网格对计算域进行离散,采用有限体积法求解雷诺平均Navier-Stokes方程,通过数值仿真考察不同湍流模型、发动机散热、以及动力舱进口尺寸... 本文对直升机悬停状态下下洗流场影响区域、动力舱以及发动机排气引射器进行了联合建模,采用结构化网格对计算域进行离散,采用有限体积法求解雷诺平均Navier-Stokes方程,通过数值仿真考察不同湍流模型、发动机散热、以及动力舱进口尺寸对排气引射器引射系数以及动力舱通风冷却系统内部流场的影响。结果表明,引射系数对湍流模型依赖性较小;发动机散热将导致引射气流量、引射系数减小,而且随着冷却气流进口面积的增大,这种影响将增大;增大冷却气流进口尺寸,冷却气流量增大,引射系数增大,但进口尺寸增大到一定值后,其效果已不明显。 展开更多
关键词 直升机 动力舱 通风冷却系统 仿真 旋翼下洗流
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耦合风场四旋翼植保无人机下洗流与雾滴分布研究
4
作者 李仁凤 韩顺凯 杨风波 《中国农机化学报》 北大核心 2024年第7期81-86,共6页
旋翼植保无人机喷药过程中雾滴与旋翼旋转产生的下洗流场和外界风场高度耦合作用,直接影响施药品质。因此基于拉格朗日多相流模型对耦合风场的四旋翼植保无人机下洗流、有无下洗雾滴分布和含风场雾滴分布规律进行数值分析计算,通过旋翼... 旋翼植保无人机喷药过程中雾滴与旋翼旋转产生的下洗流场和外界风场高度耦合作用,直接影响施药品质。因此基于拉格朗日多相流模型对耦合风场的四旋翼植保无人机下洗流、有无下洗雾滴分布和含风场雾滴分布规律进行数值分析计算,通过旋翼风速测量试验验证数值计算方法的可靠性。结果表明,旋翼下洗气流在轴间中垂线上互相吸引,会发生气流聚合现象,最大气流速度为14 m/s;随着风场作用,迎风侧气流受到挤压逐渐向背风侧偏转,风速过大超过3 m/s下洗流已逐渐失去对风抗干扰能力;有下洗气流作用时沉积时间相比无下洗流作用时加快10倍,提高施药效率;风速的增加导致雾滴的沉积范围变大,当风速达到2~3 m/s时漂移增加,出现复喷现象更加严重。 展开更多
关键词 植保无人机 计算流体力学 数值仿真 下洗流场 雾滴分布
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一种倾转四旋翼无人机气动特性研究 被引量:6
5
作者 伍咏成 陈自力 季近健 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2020年第3期72-75,共4页
针对倾转四旋翼无人机同时存在旋翼和机翼两种升力机构并且旋翼短舱可倾转的特点,采用计算流体力学的方法对无人机进行了气动分析,对旋翼流场的模拟采用了动量源法,在保证了计算精度的同时提高了计算效率。在垂直模式下,旋翼产生的下洗... 针对倾转四旋翼无人机同时存在旋翼和机翼两种升力机构并且旋翼短舱可倾转的特点,采用计算流体力学的方法对无人机进行了气动分析,对旋翼流场的模拟采用了动量源法,在保证了计算精度的同时提高了计算效率。在垂直模式下,旋翼产生的下洗流会对无人机的升力造成损失;在过渡模式下,旋翼对机翼的影响会随着飞行速度的增加而降低,气动特性逐渐接近固定翼无人机。研究气动特性可为倾转四旋翼无人机的设计和控制理论研究提供参考。 展开更多
关键词 倾转四旋翼无人机 计算流体力学 动量源 下洗流 过渡模式
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Numerical study of aerodynamic characteristics of FSW aircraft with different wing positions under supersonic condition 被引量:4
6
作者 Lei Juanmian Zhao Shuai Wang Suozhu 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第4期914-923,共10页
This paper investigates the influence of forward-swept wing (FSW) positions on the aerodynamic characteristics of aircraft under supersonic condition (Ma = 1.5). The numerical method based on Reynolds-averaged Navier-... This paper investigates the influence of forward-swept wing (FSW) positions on the aerodynamic characteristics of aircraft under supersonic condition (Ma = 1.5). The numerical method based on Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations, Spalart-Allmaras (S-A) turbulence model and implicit algorithm is utilized to simulate the flow field of the aircraft. The aerodynamic parameters and flow field structures of the horizontal tail and the whole aircraft are presented. The results demonstrate that the spanwise flow of FSW flows from the wingtip to the wing root, generating an upper wing surface vortex and a trailing edge vortex nearby the wing root. The vortexes generated by FSW have a strong downwash effect on the tail. The lower the vertical position of FSW, the stronger the downwash effect on tail. Therefore, the effective angle of attack of tail becomes smaller. In addition, the lift coefficient, drag coefficient and lift-drag ratio of tail decrease, and the center of pressure of tail moves backward gradually. For the whole aircraft, the lower the vertical position of FSW, the smaller lift, drag and center of pressure coefficients of aircraft. The closer the FSW moves towards tail, the bigger pitching moment and center of pressure coefficients of the whole aircraft, but the lift and drag characteristics of the horizontal tail and the whole aircraft are basically unchanged. The results have potential application for the design of new concept aircraft. (C) 2016 Chinese Society of Aeronautics and Astronautics. Production and hosting by Elsevier Ltd. 展开更多
关键词 Aerodynamic characteristics downwash effect Forward-swept wing Numerical simulation Supersonic flow
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前飞状态下直升机动力舱通风冷却性能仿真 被引量:4
7
作者 谢永奇 高红霞 余建祖 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期651-657,共7页
针对某型直升机动力舱通风冷却系统,提出了一种简化的基于旋翼下洗流的动力舱通风冷却性能计算方法,利用商业CFD软件,计算了前飞状态下采用单进口和双进口共9种方案时动力舱流场和温度场分布,分析了不同进口数、进口大小和位置对动力舱... 针对某型直升机动力舱通风冷却系统,提出了一种简化的基于旋翼下洗流的动力舱通风冷却性能计算方法,利用商业CFD软件,计算了前飞状态下采用单进口和双进口共9种方案时动力舱流场和温度场分布,分析了不同进口数、进口大小和位置对动力舱通风冷却性能的影响,并与试飞试验结果进行了对比。结果表明,该方法能够准确预测直升机动力舱通风冷却系统性能,仿真研究结果可以为动力舱通风冷却系统的设计与优化提供科学依据。 展开更多
关键词 直升机 数值仿真 流场 温度场 下洗气流 前飞
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利用喷管引射和旋翼下洗的红外抑制器特性研究 被引量:4
8
作者 唐正府 张靖周 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期288-292,共5页
在波瓣引射器一次引射掺混后,提出利用旋翼下洗气流对弯曲混合管排气进行二次强迫混合的红外抑制器结构,并对该红外抑制器进行了有关流动混合特性的实验和数值研究,获得了主流和引射气流、下洗气流相互混合过程中,混合管内部及抑制器出... 在波瓣引射器一次引射掺混后,提出利用旋翼下洗气流对弯曲混合管排气进行二次强迫混合的红外抑制器结构,并对该红外抑制器进行了有关流动混合特性的实验和数值研究,获得了主流和引射气流、下洗气流相互混合过程中,混合管内部及抑制器出口处的温度场和压力场等相关信息,以及表征引射-混合系统总体性能的引射系数等参数。结果表明:引入下洗气流可以改善出口分布的不均匀性,经过波瓣喷管引射器泵吸周围空气掺混冷却和利用旋翼下洗气流进行二次冷却,可以有效使排气温度降低50%。 展开更多
关键词 喷管引射 旋翼下洗 弯曲混合管 混合气流
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红外抑制器模型出口温度的实验 被引量:4
9
作者 朱英 黄勇 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期1142-1147,共6页
利用地面模拟试验件实验研究了气流参数对直升机发动机喷管出口温度的影响。实验中主喷管气流温度610℃,压力为常压,下洗气流温度为常温,速度范围为4.4~11m/s。结果表明,模型出口排气温度随着主喷管流量增加而线性增加,引射系... 利用地面模拟试验件实验研究了气流参数对直升机发动机喷管出口温度的影响。实验中主喷管气流温度610℃,压力为常压,下洗气流温度为常温,速度范围为4.4~11m/s。结果表明,模型出口排气温度随着主喷管流量增加而线性增加,引射系数随着下洗气流速度增加而减小,出口排气温度随下洗气流增加时有一个峰值,增加下洗气流速度有助于降低外套壁温。实验发现外套出口和混合管之间夹层存在气流倒流现象,倒流平均速度随着主喷管流量和下洗气流速度增加而增加。 展开更多
关键词 航空 航天推进系统 直升机 红外抑制 下洗气流 主喷管 混合管
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武装直升机旋翼下洗流对空空导弹发射的影响 被引量:4
10
作者 武国庆 姜长生 +1 位作者 钱华 卢卫健 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期299-303,共5页
探讨了直升机旋翼下洗流的形成、分布和影响。首先研究了空空导弹发射后最初阶段 ,穿越该下洗流区域的运动特性和弹道轨迹变化 ;其次研究了这种变化对空中攻击精度的影响。在此基础上还研究了降低这种影响、提高直升机空中攻击精度的方... 探讨了直升机旋翼下洗流的形成、分布和影响。首先研究了空空导弹发射后最初阶段 ,穿越该下洗流区域的运动特性和弹道轨迹变化 ;其次研究了这种变化对空中攻击精度的影响。在此基础上还研究了降低这种影响、提高直升机空中攻击精度的方法。用某型直升机空中攻击的仿真证明 ,该方法是有效的。 展开更多
关键词 武装直升机 旋翼 下洗流 空对空导弹 导弹发射 影响
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类X-47B无人机菱形编队气动干扰数值模拟
11
作者 崔兴达 张露 +3 位作者 刘钒 马率 肖中云 余永刚 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1692-1702,共11页
设计了一种由4架类X-47B飞翼布局无人机(UAVs)组成的菱形编队。通过求解RANS方程的数值模拟方法,研究了菱形编队无人机气动干扰问题,详细分析了影响机理,定量给出了编队减阻效果。计算结果表明:头机气动性能基本保持不变。两侧僚机受上... 设计了一种由4架类X-47B飞翼布局无人机(UAVs)组成的菱形编队。通过求解RANS方程的数值模拟方法,研究了菱形编队无人机气动干扰问题,详细分析了影响机理,定量给出了编队减阻效果。计算结果表明:头机气动性能基本保持不变。两侧僚机受上洗气流影响,其减阻效果明显。尾机主要受下洗气流影响,其阻力增大,对编队久航和远航不利。在重力配平条件下,两侧僚机飞行阻力的减小是由攻角减小和诱导阻力减小共同引起的。尾机在编队中飞行阻力的增大主要是攻角增大带来的阻力增加,诱导阻力增大仅带来了20%的阻力增量。从减小下洗气流对尾机的不利影响出发,对不同垂向间距的尾机升阻特性进行了研究,并参考雁群头鸟变换行为机制,给出了无人机菱形编队飞行建议。 展开更多
关键词 菱形编队 上洗气流 下洗气流 气动干扰 减阻
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Distribution regularity of downwash airflow under rotors of agricultural UAV for plant protection 被引量:1
12
作者 Xin Liu Wei Zhang +2 位作者 Haiba Fu Xiaoming Fu Liqiang Qi 《International Journal of Agricultural and Biological Engineering》 SCIE EI CAS 2021年第3期46-57,共12页
In the plant protection spray operation of UAVs,the process of droplet from formation to sedimentation target is affected by airflow,easy to form uneven deposition.Accurately description of rotor downwash flow field,c... In the plant protection spray operation of UAVs,the process of droplet from formation to sedimentation target is affected by airflow,easy to form uneven deposition.Accurately description of rotor downwash flow field,clarification of velocity vector distribution at different heights of the UAV rotor flow field,simulation of the flow field with high precision,which are the prerequisites for accurately analyzing the droplet deposition distribution in rotor downwash flow field.Based on CFD method,the detail of rotor flow field was numerically calculated.Taking LTH-100 single-rotor agricultural UAV as the research object,the three-dimensional solid model of UAV was established,the Reynolds average N-S equation was used as the control equation and the RNGκ-εas the turbulence model to simulate the flow field of UAV in hover and lateral wind conditions,the wind velocity distribution at different altitudes of rotor downwash flow field was studied.The simulation results of the hover state showed that:In the flow field,the peak velocity appears in a circular distribution below the distal axis of the rotor.With the decrease of height,the peak velocity distribution area showed a tendency to expand gradually after small shrinkage;When the distance from the rotor was not more than 1.5 m,the downwash flow field presented an axisymmetric distribution based on the rotor axis,and the variation rate of velocity in the peak velocity was basically the same,turbulence in downwash flow field made the flow field more complex when the distance from rotor was larger than 2.0 m.On this basis,the optimal flight altitude of UAV is 1.5 m.Wind velocity test of the flow field was carried out on a rotor test bench,wind velocities at four altitudes of 0.5 m,1.0 m,1.5 m and 2.0 m were measured to verify the coincidence between the simulated and measured values.The test results showed that:the relative error between the measured and simulated values at four measurement heights were between 0.382-0.524,and the overall average relative errors was 0. 展开更多
关键词 aviation plant protection downwash flow field distribution regularity numerical simulation single-rotor UAV
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多旋翼植保无人机悬停下洗气流对雾滴运动规律的影响 被引量:41
13
作者 杨风波 薛新宇 +1 位作者 蔡晨 周晴晴 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期64-73,共10页
多旋翼植保无人飞机在农药喷洒和授粉作业等相关领域已开展广泛应用,但存在风场分布不明晰导致的分布不均问题。针对六旋翼植保无人飞机,结合雷诺平均N-S方程及Realizable k-ε湍流模型,建立了下洗气流三维数学模型,风场测试及非定常计... 多旋翼植保无人飞机在农药喷洒和授粉作业等相关领域已开展广泛应用,但存在风场分布不明晰导致的分布不均问题。针对六旋翼植保无人飞机,结合雷诺平均N-S方程及Realizable k-ε湍流模型,建立了下洗气流三维数学模型,风场测试及非定常计算表明特征点z向速度的测量和模拟值相对误差在9%以内,验证了风场数值计算的可靠性;在机翼旋转诱导及外界气压的挤压下,下洗气流纵向主截面呈现出"收缩-扩张-再收缩"现象;"旋翼间干扰"使得下洗风场湍流效应明显,横截面的旋翼间区域出现了气流"引入"及"导出"区。引入雾滴离散相,并对连续相进行动量、能量方程修正,建立喷头含雾滴离散相的两相流模型,结合喷头喷幅试验来验证了该两相流模型计算雾滴运动轨迹的有效性;结果表明,粒径越小,雾滴水平方向分速度衰减越快,喷幅越小;雾滴粒径越大,竖直方向的最终分速度越大。建立了六旋翼植保无人飞机悬停条件下含雾滴离散相的三维两相流模型,计算分析表明,雾滴主要分布在"旋翼间干扰"明显的3个"引入区"、3个"导出区",下洗区内侧雾滴群交织,外侧大雾滴周向水平行程更大进而分布在外围;当雾滴粒径小于200?m时,雾滴运动范围无法覆盖全部的"引入区",雾滴多分布在下洗区中心;当雾滴粒径大于250?m时,雾滴运动区域逐渐覆盖所有"引入区"、"导出区"。该研究可为飞行施药过程中迎风气流、下洗气流、瞬时横风耦合风场扰动下雾滴的漂移、沉积研究提供参考。 展开更多
关键词 无人飞机 喷雾 模型 下洗气流 风场测试 离散相 运动规律
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植保无人机下洗气流对作物冠层作用规律研究 被引量:13
14
作者 田志伟 薛新宇 +2 位作者 徐阳 杨风波 孙竹 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期40-48,共9页
植保无人机作业过程中,旋翼下洗气流不仅会对雾滴沉积效果产生影响,还会对作物冠层产生扰动作用。揭示冠层扰动区域的特点,有助于理解无人机作业特征,可为优化雾滴沉积效果和施药系统提供理论依据。本文通过航拍方法和机器视觉技术研究... 植保无人机作业过程中,旋翼下洗气流不仅会对雾滴沉积效果产生影响,还会对作物冠层产生扰动作用。揭示冠层扰动区域的特点,有助于理解无人机作业特征,可为优化雾滴沉积效果和施药系统提供理论依据。本文通过航拍方法和机器视觉技术研究了无人机下洗气流对作物冠层的影响。结果表明:单旋翼和多旋翼无人机下洗气流所引起的作物冠层扰动区域特征有明显差异。悬停时,单旋翼无人机的冠层扰动区域呈环状,面积较大;多旋翼无人机呈圆形,面积较小。作业时,因受机身不对称结构影响,单旋翼无人机前进和倒退两种飞行姿态的冠层扰动区域特征有所不同,前进时,冠层扰动区域面积小且不规则,倒退时,扰动区域面积较大且呈U状分布包裹机头;多旋翼无人机2种飞行姿态下冠层扰动区域面积和形状基本一致。作业速度对冠层扰动区域特征有显著影响。速度低时,扰动区域较为集中,呈近似椭圆形分布,植株摆动剧烈;速度高时,下洗气流扫掠而过,扰动区域呈长条状分布,植株摆动很小。当P20型植保无人机速度为3、4、5、6 m/s时,冠层扰动区域平均滞后距离分别为1.77、2.71、3.61、4.31 m。扰动区域滞后距离和无人机飞行速度成正比,对两者关系进行回归分析,得出决定系数R^2为0.8754。此外,速度越大,下洗气流对自然风的抵抗作用越弱,冠层扰动区域位置不稳定,不利于抑制雾滴漂移。 展开更多
关键词 植保无人机 下洗气流 作物冠层 涡旋 光流法
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The computational fluid dynamic modeling of downwash flow field for a six-rotor UAV 被引量:9
15
作者 Yongjun ZHENG Shenghui YANG +4 位作者 Xingxing LIU Jie WANG Tomas NORTON Jian CHEN Yu TAN 《Frontiers of Agricultural Science and Engineering》 2018年第2期159-167,共9页
The downwash flow field of the multi-rotor unmanned aerial vehicle(UAV), formed by propellers during operation, has a significant influence on the deposition, drift and distribution of droplets as well as the spray wi... The downwash flow field of the multi-rotor unmanned aerial vehicle(UAV), formed by propellers during operation, has a significant influence on the deposition, drift and distribution of droplets as well as the spray width of the UAV for plant protection. To study the general characteristics of the distribution of the downwash airflow and simulate the static wind field of multi-rotor UAVs in hovering state, a 3 D full-size physical model of JF01-10 six-rotor plant protection UAV was constructed using Solid Works. The entire flow field surrounding the UAV and the rotation flow fields around the six rotors were established in UG software. The physical model and flow fields were meshed using unstructured tetrahedral elements in ANSYS software.Finally, the downwash flow field of UAV was simulated.With an increased hovering height, the ground effect was reduced and the minimum current velocity increased initially and then decreased. In addition, the spatial proportion of the turbulence occupied decreased. Furthermore, the appropriate operational hovering height for the JF01-10 is considered to be 3 m. These results can be applied to six-rotor plant protection UAVs employed in pesticide spraying and spray width detection. 展开更多
关键词 CFD simulation downwash flow field numerical analysis plant protection six-rotor UAV
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小型无人直升机超低空飞行时下洗流场数值分析 被引量:8
16
作者 石强 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期521-525,共5页
为了研究小型植保无人直升机超低空飞行时下洗流场的特征,利用Solid Works软件和Ansys Workbench软件建立全尺寸物理模型并抽取外流场,使用ICEM软件对模型进行网格划分,运用Fluent软件对小型无人机超低空飞行进行三维数值模拟研究.数值... 为了研究小型植保无人直升机超低空飞行时下洗流场的特征,利用Solid Works软件和Ansys Workbench软件建立全尺寸物理模型并抽取外流场,使用ICEM软件对模型进行网格划分,运用Fluent软件对小型无人机超低空飞行进行三维数值模拟研究.数值分析结果表明:小型无人直升机超低空飞行时下洗流场的主要运动形式为垂直向下运动,同时伴随有周向旋转运动和径向收缩运动;在旋翼0.8R(R为旋翼半径)位置下方,下洗流场速度最大;随着高度的降低,下洗流场速度逐渐减小,水平方向速度分布逐渐趋于平缓.获得的下洗流场数据为小型植保无人机的设计提供了参考依据. 展开更多
关键词 小型无人直升机 下洗流场 旋翼 植保 数值分析
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基于PINNs的单旋翼植保无人机下洗流场预测模型 被引量:2
17
作者 王涛 文晟 +3 位作者 兰玉彬 张海艳 尹选春 张建桃 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期83-91,共9页
植保无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)进行喷施作业时,旋翼高速旋转所产生的下洗流场是影响雾滴飘移的重要因素。为了快速准确地预测单旋翼植保无人机下洗流场的速度等流场参数,提升无人机精准施药效果,该研究基于物理信息神经网络(... 植保无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)进行喷施作业时,旋翼高速旋转所产生的下洗流场是影响雾滴飘移的重要因素。为了快速准确地预测单旋翼植保无人机下洗流场的速度等流场参数,提升无人机精准施药效果,该研究基于物理信息神经网络(physics-informed neural networks,PINNs)构建了单旋翼植保无人机下洗流场的预测模型。在全连接神经网络结构的基础上,嵌入纳维-斯托克斯(Navier-Stokes,N-S)方程作为物理学损失项来参与训练,减轻网络模型对数据依赖性的同时增强了模型的可解释性。通过最小化损失函数,使得该模型学习到流场中流体的运动规律,得到时空坐标与速度信息等物理量之间的映射关系,从而实现对单旋翼无人机下洗流场的速度等参数的快速预测。最后通过风洞试验验证该预测模型的可行性和准确性。结果表明:没有侧风的情况下,预测模型在旋翼下方0.3、0.7、1.1以及1.5 m共4个不同高度处各向速度的预测值和试验值的误差均小于0.6 m/s,具有较小的差异性;不同侧风风速情况下,水平和竖直方向速度的预测值与试验值的总体拟合优度R2分别为0.941和0.936,表明所提出的模型在单旋翼植保无人机下洗流场预测方面具有良好的应用效果,能够快速准确地预测下洗流场的速度信息。研究结果可为进一步研究旋翼风场对雾滴沉积分布特性的影响机理提供数据支撑。 展开更多
关键词 无人机 模型 神经网络 下洗流场 单旋翼
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大载荷植保无人直升机近地飞行流场模拟 被引量:5
18
作者 徐文彬 王军锋 +1 位作者 闻建龙 王晓英 《江苏大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期665-671,共7页
为了研究大载荷植保无人直升机近地飞行时下洗流场的特征,建立了FR-200植保无人机三维实体模型,并对计算区域进行网格划分,采用SST k-ω湍流模型计算了大载荷植保无人直升机近地飞行流场.结果表明:大载荷植保无人直升机近地飞行时下洗... 为了研究大载荷植保无人直升机近地飞行时下洗流场的特征,建立了FR-200植保无人机三维实体模型,并对计算区域进行网格划分,采用SST k-ω湍流模型计算了大载荷植保无人直升机近地飞行流场.结果表明:大载荷植保无人直升机近地飞行时下洗流场由于受到机身阻挡的作用,在机身正下方位置处速度分布较为紊乱;下洗流场的主要运动形式为垂直向下运动,旋翼正下方沿旋翼方向速度先增大后减小,在y/R=0.8附近速度到达最大;植株冠层处风场随着飞行高度的降低,风场宽度增加,获得较佳的飞行高度为H=4 m;大载荷植保无人直升机喷杆垂直方向安装在z=-1.50 m至z=-2.00 m之间,飞行方向安装在x=-0.50 m至x=0.50 m之间. 展开更多
关键词 无人直升机 大载荷 植保 下洗流场 数值模拟
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四旋翼轴距对下洗气流聚合及抗风扰能力的影响 被引量:3
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作者 樊佳荣 汪朝晖 +1 位作者 冯亚楠 李毅轩 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2019年第12期1966-1974,共9页
旋翼轴距对下洗气流的聚合流动有重要影响。依据下洗气流形成过程,研究下洗气流与涡团挤压效果和涡干涉下洗气流低压聚合效应,并定义了旋翼下洗气流聚合度。采用Realizable k-ε湍流模型与滑移网格计算方法,并进行风速试验验证,探究多... 旋翼轴距对下洗气流的聚合流动有重要影响。依据下洗气流形成过程,研究下洗气流与涡团挤压效果和涡干涉下洗气流低压聚合效应,并定义了旋翼下洗气流聚合度。采用Realizable k-ε湍流模型与滑移网格计算方法,并进行风速试验验证,探究多旋翼下洗气流间的聚合流动特性并分析下洗气流在不同聚合程度下的抗风扰能力。结果表明:多旋翼间隙内近地涡团的压缩是下洗气流间发生聚合现象的关键特征,下洗气流聚合现象使下游气流速度分布更加均匀,提高气流流动的稳定性。悬停状态下,旋翼距径比为1.1至1.4范围时,旋翼距径比越高,聚合程度越低。气流聚合现象有利于抵抗前飞来流的干扰,但前飞速度超出某一临界值时,下洗气流向下的流动形态被破坏,聚合现象对来流风扰的抵抗作用被削弱。 展开更多
关键词 旋翼轴距 气流聚合效应 下洗气流聚合度 抗风扰
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运输机尾流场的小型空投物资下落轨迹仿真 被引量:3
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作者 高静 洪冠新 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期273-278,共6页
为了研究运输机的下洗尾流场对小型物资空投轨迹的影响规律,应用基于位势流理论的涡格法对全机尾流场的速度分布进行数值求解,并建立伞货一体的刚性动力学模型,仿真分析了小型空投物资在载机尾流场影响下的下落轨迹。研究表明,尾流场会... 为了研究运输机的下洗尾流场对小型物资空投轨迹的影响规律,应用基于位势流理论的涡格法对全机尾流场的速度分布进行数值求解,并建立伞货一体的刚性动力学模型,仿真分析了小型空投物资在载机尾流场影响下的下落轨迹。研究表明,尾流场会使空投物资下落轨迹向飞机飞行方向整体偏移,并且随着载机平飞速度增加,尾流场对空投物资下落轨迹的偏移量反而减小。 展开更多
关键词 空投 运输机 尾流场 涡格法 动力学建模 动力学仿真 下落轨迹 下洗尾流场
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