【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及直升机/旋翼飞行器，尤其涉及一种共轴刚性旋翼直升机全机流场高精度仿真方法。
技术介绍
1、受后行侧气流分离失速的限制，常规的单旋翼带尾桨构型直升机的飞行速度并不高，研究者长期致力于探寻新的技术和设计方案实现直升机的高速飞行。其中，采用前行桨叶概念(advancing blade concept，abc)的共轴刚性旋翼直升机因其优良的气动和操纵性能，正成为高速直升机设计和研究领域的热点之一。前行桨叶概念在20世纪六十年代最早由西科斯基公司提出，并在xh-59a共轴刚性旋翼直升机上实现技术验证。
2、采用前行桨叶概念的共轴刚性旋翼直升机的旋翼系统由两副共轴反向旋转的无铰接式刚性旋翼组成，在高速飞行状态下，大部分升力由两副旋翼的前行侧承载(升力偏置)，可充分发挥前行桨叶的气动性能，后行桨叶被卸载，从而避免了后行侧失速的不利影响。在共轴刚性旋翼直升机的气动布局中，上下旋翼间距非常紧凑，旋翼到机身的距离也较小，机身具有大平尾和双垂尾等复杂的几何外形特征。这种复杂的气动布局使得共轴刚性旋翼直升机流场存在严重的非定常气动干扰现象，气动干扰会显著影响共轴刚性旋翼直升机的气动性能。
3、由于共轴刚性旋翼直升机构型复杂、上/下旋翼和机身等各部件间气动干扰严重，同时考虑到试验研究的成本过高，周期较长，通过cfd(computational fluid dynamics，计算流体力学)仿真手段模拟共轴刚性旋翼直升机全机流场是一件较为可行的工作。但实现共轴刚性旋翼直升机全机流场的准确仿真是相当困难的，因此共轴刚性旋翼
4、cfd数值方法的低数值耗散特性在直升机cfd研究中对提升流场模拟精度至关重要。weno格式(weighted essentiallynon-oscillatory，加权本质无振荡格式)可以有效降低直升机流场模拟的数值耗散。ricci等对比了muscl格式(monotone upstream-centeredscheme for conservation laws，单调迎风中心格式)和四阶weno格式对直升机旋翼悬停流场求解精度的影响，结果表明在给定网格上weno格式显著提升了计算精度和收敛性。petermann等应用五阶weno格式和三阶muscl格式两种流场重构格式对robin试验算例进行了对比模拟，显示出weno格式在单旋翼/机身干扰模拟中降低尾迹数值耗散、捕捉和保持旋翼尾迹的有效性。国内的研究工作也主要集中于应用五阶weno格式进行常规单旋翼(直升机)流场的高分辨率模拟，应用更高阶weno格式的直升机cfd研究还很少，也缺乏应用weno格式进行共轴刚性旋翼直升机全机流场的相关工作。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
2、本专利技术提供了一种共轴刚性旋翼直升机全机流场高精度仿真方法，该仿真方法包括：
3、根据旋翼桨叶外形、机身外形生成用于建立共轴刚性旋翼直升机全机模拟的计算网格系统，包括旋翼桨叶网格、机身网格和背景网格；
4、生成用于模拟共轴刚性旋翼直升机上下旋翼间、双旋翼-机身间相对运动的嵌套网格；
5、基于七阶weno格式的rans方法重构适用于共轴刚性旋翼直升机全机的流场；
6、读取配置的cfd计算参数、直升机运动参数和包括旋翼桨叶网格、机身网格和背景网格的节点坐标；
7、初始化运动嵌套，对桨叶网格在背景网格中进行挖洞和贡献单元搜索，储存两者的嵌套关系，在计算初始时对机身网格进行一次挖洞和贡献单元搜索；
8、桨叶网格随着旋翼运动在每个方位角站位处进行挖洞和贡献单元搜索，更新并储存每个站位上的上下旋翼桨叶网格、机身网格和背景网格之间的嵌套关系；
9、初始化基于七阶weno格式重构的流场，重复更新嵌套关系和流场信息；
10、在仿真结束后，输出最后一圈的直升机旋翼流场信息、上下旋翼和机身各部件的气动力数据。
11、应用本专利技术的技术方案，提供了一种共轴刚性旋翼直升机全机流场高精度仿真方法，该仿真方法根据共轴刚性旋翼直升机的上下旋翼桨叶外形和机身外形建立了准确的共轴刚性旋翼直升机全机运动仿真的计算网格系统，有效地模拟共轴刚性旋翼直升机各部件的复杂运动；引入具有七阶精度的高阶weno格式降低旋翼桨尖涡的数值耗散，采用可压缩的rans方程进行共轴刚性旋翼直升机全机流场模拟，显著提高共轴刚性旋翼直升机全机流场模拟的分辨率，避免了传统muscl方法因为精度不足带来的计算误差。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种共轴刚性旋翼直升机全机流场高精度仿真方法，其特征在于，所述共轴刚性旋翼直升机全机流场高精度仿真方法包括：
2.根据权利要求1所述的共轴刚性旋翼直升机全机流场高精度仿真方法，其特征在于，旋翼桨叶网格为C-O型拓扑的桨叶结构网格，机身网格为机身非结构网格，背景网格为笛卡尔型背景网格。
3.根据权利要求2所述的共轴刚性旋翼直升机全机流场高精度仿真方法，其特征在于，C-O型拓扑的桨叶结构网格的生成步骤具体包括：
4.根据权利要求1至3中任一项所述的共轴刚性旋翼直升机全机流场高精度仿真方法，其特征在于，采用“Hole Map”方法进行挖洞，采用最小距离法进行贡献单元搜索。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的共轴刚性旋翼直升机全机流场高精度仿真方法，其特征在于，采用惯性坐标系下的三维非定常RANS方程作为控制方程对共轴刚性旋翼直升机非定常气动干扰流场进行求解。
【技术特征摘要】
1.一种共轴刚性旋翼直升机全机流场高精度仿真方法，其特征在于，所述共轴刚性旋翼直升机全机流场高精度仿真方法包括：
2.根据权利要求1所述的共轴刚性旋翼直升机全机流场高精度仿真方法，其特征在于，旋翼桨叶网格为c-o型拓扑的桨叶结构网格，机身网格为机身非结构网格，背景网格为笛卡尔型背景网格。
3.根据权利要求2所述的共轴刚性旋翼直升机全机流场高精度仿真方法，其特征在于，c-o型拓扑的桨...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。