压力喷气旋翼气动特性研究

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1、中图分类号：V249论文编号：102870115-S199学科分类号：082501硕士学位论文压力喷气旋翼气动特性研究研究生姓名李彬彬学科、专业飞行器设计研究方向直升机设计指导教师陆洋副教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringStudyontheAerodynamicCharacteristicsofthePres

2、sureJetRotorAThesisinScienceandTechnologyofAeronauticsandAstronauticsbyBinbinLiAdvisedbyAssociateProf.YangLuSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的

3、内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要桨尖喷气直升机利用桨尖高速喷流产生的反作用力驱动旋翼旋转，由于不需要反扭矩装置，因此具有结构紧凑、空机重量轻等优点。而

4、压力喷气旋翼则是一种典型的桨尖驱动形式，曾被较为广泛的采用。由于桨尖喷流会对旋翼流场、进而对旋翼气动力产生较大影响，传统的旋翼气动力计算方法不再适用。本文即针对具有典型内外流耦合特征的压力喷气旋翼进行研究，建立其气动力计算方法，摸索其气动特性规律，为压力喷气旋翼的设计提供技术基础。本文研究包括以下内容：（1）首先采用CFD数值模拟方法，建立了压力喷气旋翼桨叶管道内流计算模型。基于此模型，深入分析了管道摩擦作用、桨尖喷口截面形状、管道入口总压、管道内气体温度以及旋翼转速等重要物理参数对管道内流速、压力、温度分

5、布，以及桨尖处喷流速度的影响规律。（2）进一步基于CFD方法建立了旋翼外流的计算模型，结合之前建立的桨叶管道内流计算模型，提出了一种压力喷气旋翼内外流耦合气动特性的计算方法。通过对典型压力喷气旋翼算例的计算分析，发现内外流耦合作用会使旋翼拉力减小、阻力矩增大，旋翼气动效率降低。通过与动量叶素理论的计算结果相比，也证明了所提出的计算方法可以有效的预测这一现象。（3）为满足快速工程计算分析的需求，基于一维管道流动分析方法，考虑离心力对其的影响，建立了管道内流计算模型；基于动量叶素理论计算旋翼外流，并基于典型状态

6、的CFD计算结果对内外流模型进行了工程修正，最终形成了一套既高效、又具有一定精度的压力喷气旋翼气动特性工程计算方法。关键词：桨尖喷气，直升机，压力喷气旋翼，内外流耦合，气动特性，CFDi压力喷气旋翼气动特性研究ABSTRACTThetipjethelicopterisdrovebythereactionforceproducedbythehighspeedtipjet.Thiskindofhelicopterhasmanyadvantagessuchas:fuselagesimplifiedandcompa

7、cted,emptyweightlighted,becauseitdoesnotneedextraequipmenttobalancetheanti-torque.Thepressurejetrotorhasbeenusedwidelyasitisatypicaldrivingsystem.Becausetheflowfieldandtheaerodynamicsoftherotorareinfluencedbythetipjettremendously,thetraditionalmethodtocalc

8、ulatetherotoraerodynamicsisnotsuitable.Inthispaper,amethodtocalculatethecouplingaerodynamicsofthepressurejetrotor’sinnerflowandexternalflowhasbeenbuilt.Thismethodalsolaysatechnologicalfoundationtodesignthepre