一种涵道螺旋桨的简便设计方法_高永卫

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1、第4卷第3期航空工程进展Vol.4No.32013年8月ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGAug．2013文章编号:1674-8190(2013)03-352-06一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，可快速确定桨

2、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确定桨盘直径与轮毂比，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，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:AASimpleApproachtotheDesignofDuctedPropellerGaoYongwei，HuangCanjin，WeiChuang(SchoolofAeronautics，Northwestern

3、PolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract:Ductedpropellerdesignisoftenbyruleofthumb，andrequiresalongtimeforthecomplexityofthemutualinteractionbetweenductandpropeller．Asimplemethod，whichiscombinedwithmomentumtheory，theaxialfansim-ilarityandtheblade-

4、elementtheory，isproposedforthepurposeofdesigningthebladesandductduringductedpropel-lerpreliminarydesignstage．First，themassflowthroughthepropellerdiskiscalculatedusingthemomentumtheory．Thenthefandiameterandhubdiameterareestimatedbysimilarityofaxialfanintrodu

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

6、pellerdesignprocedure．Keywords:ductedpropeller;momentumtheory;similaritytheory;bladeelementtheory;bladedesign通过螺旋桨，并在桨盘处加速增压后，以高速高压0引言的状态流出涵道，并产生反作用推力。涵道螺旋桨涵道螺旋桨是指被涵道包围的螺旋桨系统。的推力大小与通过桨盘的空气流量和涵道内外流相比于孤立的螺旋桨，涵道螺旋桨系统具有更高的速相关。气动效率，并具有气动噪声低、安全性高等优点，已目前，涵道螺旋桨的设计方

7、法主要有:叶素理［1-2］经被广泛用于轮船、特种飞行器、潜艇等军事及民论和片条理论法;利用升力线(面)和面元法耦用领域。因此，研究发展简便高效的涵道螺旋桨设合计算涵道螺旋桨的内部流场特性，预测涵道螺旋［3-7］计方法具有一定的应用价值。桨的定常与非定常性能以及基于动量源项法涵道螺旋桨工作时，气流连续不断从涵道入口对涵道螺旋桨的流场进行CFD模拟与验证的方［8］法等。由于涵道与螺旋桨之间相互干扰的复杂性，涵收稿日期:2012-12-04;修回日期:2013-02-28道螺旋桨的设计通常需要较多经验与较长时间。通

8、信作者:黄灿金，huangcj007@163．com在设计涵道螺旋桨时，如果有类似的桨存在，则可第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优化设计。假设未受螺旋桨扰动的轴向速度和压强分别但是，如果是设计全新的桨，没有适当的参考方案，为v0和p0，当气流逼近螺旋桨时速度增加、压强减如何确定一个较合适的初步外形开展方案分析或小。在螺旋桨桨盘前压强为p'，气流通过桨