直升机旋翼翼型气动设计方法的研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要旋翼翼型对直升机旋翼的流场和气动特性具有十分重要的影响，开展先进的翼型气动设计方法研究，已成为当前直升机空气动力学领域的一个重要方向。针对旋翼翼型的特点，本文选择基于余量修正思想的反设计方法，建立了一套直升机旋翼翼型的气动设计方法，并对目标压力分布的给定方法进行了探索，具体的研究内容如下：作为背景，首先简要概述了主要的翼型设计方法，以及国内外在这个领域的研究现状和发展情况，总结了各种翼型设计方法的特点，并指出采用CFD方法开展直升机旋翼翼型设计研究的必要性和重要意义。在第二章，通过分析旋翼桨叶运动的特点，考虑

2、到反设计方法对网格的要求，以Poisson方程作为网格生成的控制方程，组合了当前两种源项的求解方法并对其进行改进，发展了一套适合于进行反设计计算的桨叶结构网格生成方法，并给出了相应的网格生成实例。第三章，在Jameson有限体积方法的基础上，结合嵌套网格方法，建立了一套悬停状态旋翼流场求解方法，采用该方法，分别对二维翼型、三维机翼和旋翼的流场进行了数值计算和分析，验证了流场求解方法的有效性。第四章，以MGM方程为反设计方程，并对其进行了离散格式的推导，探讨了反设计方程不同的离散方式对计算效率的影响。为了提高翼型反设计方法的实用性，本文对目标

3、压力的给定方法也进行了一些讨论。结合上述CFD方法和网格生成技术，建立了一套悬停状态直升机旋翼翼型反设计方法。应用建立的直升机旋翼翼型反设计方法，在第五章，分别对二维翼型、三维机翼和直升机旋翼桨叶进行了反设计计算分析。在不同状态下，着重对沿展向不同翼型配置的桨叶进行了反设计计算，以表明本文所建立的旋翼翼型反设计方法的有效性。关键词：翼型，反设计，旋翼，Euler方程，嵌套网格，有限体积方法I直升机旋翼翼型气动设计方法研究AbstractTherotorairfoilsplayakeyroleintheflowfieldandtheaerod

4、ynamiccharacteristicsofthehelicopterrotor.Theadvanceddesignaerodynamicmethodforrotorairfoilshasbecomeanimportantpartofhelicopteraerodynamics.Consideringtheaerodynamiccharacteristicsofhelicopterrotor,aninversedesignmethodforhelicopterrotorairfoilshasbeenestablishedbasedonth

5、eiterativeresidualcorrectionprinciple,andthemethodofidentifyingthetargetpressuredistributionisalsoinvestigatedpreliminarily.Themajorresearchworkinthethesisareasfollows:Asthebackgroundofthecurrentwork,theclassicalairfoildesignmethodsandtheircharacteristicareanalyzed,andthed

6、omesticandoverseasresearchresultsareintroducedbriefly.Atlast,itispointedoutthattheinversedesignbasedonCFDmethodisimportantforresearchoftheairfoildesignforhelicopterrotor.InChapter2,throughanalyzingthecharacteristicsoftherotorflowfield,andconsideringtherequirementsofinverse

7、designmethodonthegrids,astructuregridgenerationmethodaroundrotorbladeshasbeenestablished,whichisbasedonsolvingPoissonequations,andemployingtwotypesofmethodstocalculatethecontrolsourcetermswiththeirmodifications.Thegridsaroundrotorbladegeneratedbythismethodaregivenattheendo

8、fthisChapter.InChapter3,basedonthefinitevolumemethodpresentedbyJameson,andanembeddedgridm