一种涵道螺旋桨的简便设计方法_高永卫

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1、一种涵道螺旋桨的简便设计方法_高永卫第4卷第3期2013年8月航空工程进展ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGVol.4No.3Aug．20138190（2013）03-352-06文章编号：1674-一种涵道螺旋桨的简便设计方法高永卫，黄灿金，魏闯（西北工业大学航空学院，西安710072）摘要：由于涵道和螺旋桨互相干扰的复杂性，通常涵道螺旋桨的设计需要较多经验和较长时间。提出一种将动量定理、轴流式通风机相似理论和旋转机械叶素理论相结合的工程方法，该方法应用在涵道螺旋桨初步设计阶段，可

2、快速确定桨叶和涵道初始外形。首先根据动量理论计算通过桨盘的流量，再由轴流通风机相似理论然后运用叶素理论设计桨叶的几何形状。风洞实验结果表明：该设计方法实用、有效，确定桨盘直径与轮毂比，从而可以加快涵道螺旋桨设计过程。关键词：涵道螺旋桨；动量理论；相似理论；叶素理论；桨叶设计中图分类号：V211文献标识码：A———————————————————————————————————————————————ASimpleApproachtotheDesignofDuctedPropellerGaoYongwei，HuangCanjin，Wei

3、Chuang（SchoolofAeronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China）Abstract：Ductedpropellerdesignisoftenbyruleofthumb，andrequiresalongtimeforthecomplexityofthemutualinteractionbetweenductandpropeller．Asimplemethod，whichiscombinedwithmomentumtheory，theaxial

4、fansim-ilarityandtheblade-elementtheory，isproposedforthepurposeofdesigningthebladesandductduringductedpropel-lerpreliminarydesignstage．First，themassflowthroughthepropellerdiskiscalculatedusingthemomentumtheory．Thenthefandiameterandhubdiameterareestimatedbysimilarityofax

5、ialfanintroducedbytheauthors．Finallythebladeprimarygeometryisdesignedonthebasisofbladeelementtheory．Toverifyfeasibilityofthismethod，aductedpropellerismanufacturedandtestedinNF-3lowspeedwindtunnel．Theresultshowsthatthemethodisusefulandef-fective，andcanaccelerateductedpro

6、pellerdesignprocedure．Keywords：ductedpropeller；momentumtheory；similaritytheory；bladeelementtheory；bladedesign0引言并在桨盘处加速增压后，以高速高压通过螺旋桨，———————————————————————————————————————————————的状态流出涵道，并产生反作用推力。涵道螺旋桨的推力大小与通过桨盘的空气流量和涵道内外流速相关。目前，涵道螺旋桨的设计方法主要有：叶素理［1-2］论和片条理论法；利用升力线（面）和

7、面元法耦合计算涵道螺旋桨的内部流场特性，预测涵道螺旋以及基于动量源项法对涵道螺旋桨的流场进行CFD模拟与验证的方［8］法等。桨的定常与非定常性能由于涵道与螺旋桨之间相互干扰的复杂性，涵道螺旋桨的设计通常需要较多经验与较长时间。在设计涵道螺旋桨时，如果有类似的桨存在，则可［3-7］涵道螺旋桨是指被涵道包围的螺旋桨系统。相比于孤立的螺旋桨，涵道螺旋桨系统具有更高的气动效率，并具有气动噪声低、安全性高等优点，已经被广泛用于轮船、特种飞行器、潜艇等军事及民用领域。因此，研究发展简便高效的涵道螺旋桨设计方法具有一定的应用价值。涵道螺旋桨工作时，

8、气流连续不断从涵道入口12-04；收稿日期：2012-02-28修回日期：2013-huangcj007@163．com通信作者：黄灿金，第3期高永卫等：一种涵道螺旋桨的简便设计方法353以基于现有类似的桨进行相似设计或