某高空螺旋桨气动特性数值模拟与风洞试验

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1、2013年8月第39卷第8期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsAugust2013Vol-39No．8某高空螺旋桨气动特性数值模拟与风洞试验王裕夫刘振国陶国权(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191)摘要：以某高空螺旋桨为研究对象，利用k-e湍流模型，采用三维Navier—Stokes方程，并通过数值计算模拟该螺旋桨的复杂绕流，分析其气动特性．按照等雷诺数等前进比准则，进行了该螺旋桨地面缩比风洞试验．经过比较发现

2、，计算结果与试验结果吻合良好．验证了数值模拟计算高空螺旋桨气动特性的正确性，为高空螺旋桨的设计和试验提供参考依据．关键词：高空螺旋桨；数值模拟；相似准则；地面风洞试验中图分类号：O355文献标识码：A文章编号：1001—5965(2013)08—1102-04Numericalsimulationofhighaltitudepropeller’SaerodynamicCharaCteriStiCSandwindtunneItestWangYufuLiuZhenguoTaoGuoquan(SchoolofAeronaut

3、icScienceandEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Highaltitudepropellerwasstudied．Thethree—dimensionalNavier—Stokesequationswereusedtosimulatethecomplexflowaroundahighaltitudepropelleranditsaerodynamiccharacterist

4、icswereana-lyzed．inwhichthe七一占turbulencemodelwasused．InaccordancewithsimilaritycriteriasuchasequalReyn—oldsnumberandequaladvancedratio，thescaledmodeltestofhighaltitudepropellerwascarriedout．Thesimulationresultsareingoodagreementwithtestresults．Thefeasibilityofth

5、enumericalsimulationmethodforaerodynamiccharacteristicscalculationofhighaltitudepropellerisproved，andprovidesreferencebasisforthedesignandtestofhighaltitudepropellers．Keywords：highaltitudepropeller；numericalsimulation；similaritytheory；groundwindtunneltest近年来，临近空

6、间飞行器受到很大的重视，世界各主要国家均开展了相关的研究与试验．以高空飞机和浮空器为代表的临近空间飞行器将成为未来高空侦察的主力装备。1≈o．但是它们要在一定的区域内飞行，要实现上述目标，这些飞行器必须具备高空一定区域内的长时驻留或持续机动飞行的能力，因此需要该飞行器有一套高效的动力推进装置．而高空螺旋桨的效率高低直接影响到整个动力推进系统的效率，因此准确分析预测高空螺旋桨的效率成为设计的首要任务．目前，国内外学者在高空螺旋桨设计和风洞试验方面进行了很多研究．文献[3]详细介绍了高空螺旋桨的设计与性能计算的过程，提出了

7、ADPAC(AdvancedDuctedPropfanAnalysisCode)性能预测方法；文献[4]进行了平流层飞艇螺旋桨地面风洞试验，验证了在地面常规密度风洞进行缩比试验的可行性与准确性；文献[5—6]利用滑动网格对螺旋桨复杂绕流进行了数值模拟．现有的高空螺旋桨研究多数是基于数值与理论计算，风洞试验缺乏，对其进行准确的有限元分析存在一定的难度．本文利用CFD(ComputationalFluidDynam．ics)计算软件对某高空螺旋桨复杂绕流进行数值模拟，分析该螺旋桨的气动特性；并按照等雷诺数等前进比准则进行地

8、面缩比螺旋桨的风洞试验．分析结果表明，计算值与试验值吻合良好，证明了收稿日期：2012-09．24；网络出版时间：2012-11-26II：40网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20121126．1140．037htm作者简介：王裕夫(1988-)，男，四川成都人，博士生，just