System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 旋翼气动力和流场仿真模拟方法技术_技高网

旋翼气动力和流场仿真模拟方法技术

技术编号:44027641 阅读:1 留言:0更新日期:2025-01-15 01:09
本申请公开了一种旋翼气动力和流场仿真模拟方法,涉及航空航天领域,该方法包括:根据旋翼构型参数生成桨叶贴体网格以及构建笛卡尔型背景网格;基于所述桨叶贴体网格和笛卡尔型背景网格构建变直径旋翼流场模拟的计算模型;在所述构建的变直径旋翼流场模拟的计算模型中,建立适用于变直径旋翼流场求解的高精度CFD方法并对动态变直径过程中的旋翼气动力和流场进行仿真,输出CFD计算结果。本申请可通过模拟变直径旋翼流场改善旋翼气动性能。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及航空航天领域,特别是涉及一种旋翼气动力和流场仿真模拟方法


技术介绍

1、旋翼气动性能很大程度上影响了旋翼飞行器的飞行性能,因此根据旋翼的气流环境和工作状态自适应改变旋翼气动外形或运动参数可以直接改变旋翼气动特性。旋翼作为直升机的主要升力部件,其气动性能很大程度上决定了飞行器的飞行性能。为此提高旋翼性能一直是旋翼机技术的研究重点。传统旋翼被动设计在提升旋翼性能方面已经取得了显著成效,可以在某个或者局部飞行状态获得较优飞行性能,但随着飞行环境或者飞行状态的改变,旋翼偏离较优工作状态后飞行性能会随之下降,现有模拟旋翼流场方法,无法改善旋翼气动性能,而旋翼变直径技术属于智能旋翼的一种,桨叶变直径技术凭其对飞行器气动性能的显著提升作用,所以需要一种能够通过模拟变直径旋翼流场改善旋翼气动性能的方法。


技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种旋翼气动力和流场仿真模拟方法,可通过模拟变直径旋翼流场改善旋翼气动性能。

2、为实现上述目的,本申请提供了如下方案:

3、第一方面,本申请提供了一种旋翼气动力和流场仿真模拟方法,包括:

4、根据旋翼构型参数生成桨叶贴体网格以及构建笛卡尔型背景网格;

5、基于所述桨叶贴体网格和笛卡尔型背景网格构建变直径旋翼流场模拟的计算模型;

6、在所述构建的变直径旋翼流场模拟的计算模型中,建立适用于变直径旋翼流场求解的高精度cfd方法并对动态变直径过程中的旋翼气动力和流场进行仿真,输出cfd计算结果。</p>

7、可选地,根据旋翼构型参数生成桨叶贴体网格,具体包括:

8、根据旋翼构型参数生成二维翼型网格;

9、根据二维翼型网格构建三维桨叶网格,作为桨叶贴体网格。

10、可选地,基于所述桨叶贴体网格和笛卡尔型背景网格构建变直径旋翼流场模拟的计算模型,具体包括:

11、采用运动嵌套网格方法和施加位移函数方法构建变直径旋翼流场模拟的计算模型;所述运动嵌套网格方法包括挖洞、贡献单元搜索和插值;所述施加位移函数方法为对桨叶贴体网格施加变直径位移函数。

12、可选地,在所述构建的变直径旋翼流场模拟的计算模型中,建立适用于变直径旋翼流场求解的高精度cfd方法,具体包括:

13、采用非定常雷诺平均n-s方程作为控制方程对旋翼动态变直径的非定常流场进行数值模拟;

14、数值模拟完成后,采用格心格式有限体积法对模拟结果中的空间网格信息进行数值离散得到最终计算模型;数值离散过程中网格单元交界面的对流通量通过roe格式进行计算,网格面两侧的流动状态量采用muscl/cd scheme插值获得。

15、可选地,对动态变直径过程中的旋翼气动力和流场进行仿真,输出cfd计算结果,具体包括:

16、进行嵌套初始化,并对桨叶贴体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;当随时间或方位角变化桨叶在运动时,更新并储存每个站位上的旋翼桨叶贴体网格和背景网格之间的嵌套关系;

17、对变直径旋翼流场模拟的计算模型中的桨叶贴体网格施加变直径位移函数;

18、将施加变直径位移函数后的变直径旋翼流场模拟的计算模型中的重叠网格设置为动态重叠行为,然后对网格单元进行修正得到修正后的计算模型;

19、采用所述最终计算模型对修正后的计算模型进行旋翼流场计算,进行流场初始化并重复嵌套关系的更新,并更新和记录在每个站位上的流场信息,直至计算结束,输出cfd计算结果。

20、可选地,所述cfd计算结果包括:非定常拉力载荷图、截面涡量图和流场等值面涡量图。

21、根据本申请提供的具体实施例,本申请公开了以下技术效果:

22、本申请提供了一种旋翼气动力和流场仿真模拟方法,旋翼在某些特定的飞行状态或气动环境下会造成性能降低,实质上是参数设计的折中难以发挥飞行器最佳性能。当前,自适应主动变体技术方面迅速发展,通过智能旋翼(旋翼变直径技术或桨叶变直径技术)的设计手段有望能改善旋翼在此类状态下的飞行性能。例如,旋翼后行桨叶失速和前行桨叶激波是限制飞行速度的主要因素,当旋翼桨叶经过前行侧时会产生激波效应,对飞行器的飞行性能具有极大抑制作用。有关桨叶变直径流动机理研究表明,桨叶变直径技术可依据飞行状态自适应调节长度,在不同飞行环境下自适应变体,从而改变旋翼气动布局显著提升直升机和倾转旋翼机的悬停效率和巡航效率,采用变直径旋翼结构能得到悬停低桨盘载荷和大巡航速度的优势。此外桨叶变直径技术在固定翼、弹翼和跨介质飞行器
也具备广阔的运用前景。而关于旋翼变直径技术国内外仍缺乏系统研究。本申请在变直径旋翼流场模拟的计算模型中,建立适用于变直径旋翼流场求解的高精度cfd方法并对动态变直径过程中的旋翼气动力和流场进行仿真,输出cfd计算结果,旋翼直径增大会带来悬停性能的提升,旋翼直径减小会带来巡航性能的提升,所以本申请通过模拟变直径旋翼流场可以达到改善旋翼气动性能的目的。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种旋翼气动力和流场仿真模拟方法,其特征在于,所述旋翼气动力和流场仿真模拟方法包括:

2.根据权利要求1所述的旋翼气动力和流场仿真模拟方法,其特征在于,根据旋翼构型参数生成桨叶贴体网格,具体包括:

3.根据权利要求1所述的旋翼气动力和流场仿真模拟方法,其特征在于,基于所述桨叶贴体网格和笛卡尔型背景网格构建变直径旋翼流场模拟的计算模型,具体包括:

4.根据权利要求1所述的旋翼气动力和流场仿真模拟方法,其特征在于,在所述构建的变直径旋翼流场模拟的计算模型中,建立适用于变直径旋翼流场求解的高精度CFD方法,具体包括:

5.根据权利要求4所述的旋翼气动力和流场仿真模拟方法,其特征在于,对动态变直径过程中的旋翼气动力和流场进行仿真,输出CFD计算结果,具体包括:

6.根据权利要求1所述的旋翼气动力和流场仿真模拟方法,其特征在于,所述CFD计算结果包括:非定常拉力载荷图、截面涡量图和流场等值面涡量图。

【技术特征摘要】

1.一种旋翼气动力和流场仿真模拟方法,其特征在于,所述旋翼气动力和流场仿真模拟方法包括:

2.根据权利要求1所述的旋翼气动力和流场仿真模拟方法,其特征在于,根据旋翼构型参数生成桨叶贴体网格,具体包括:

3.根据权利要求1所述的旋翼气动力和流场仿真模拟方法,其特征在于,基于所述桨叶贴体网格和笛卡尔型背景网格构建变直径旋翼流场模拟的计算模型,具体包括:

4.根据权利要求1所述的旋翼气动力和流场仿真...

【专利技术属性】
技术研发人员:李伟张夏阳招启军高陈诚罗彬梅挺节陈希
申请(专利权)人:南京航空航天大学
类型:发明
国别省市:

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