偏角对螺旋桨气动性能影响的数值分析

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1、总第173期2012年第4期直升机技术HELICOPTERTECHNIQUETotMNo．173No．42012文章编号：1673—1220(2012)04-012-05偏角对螺旋桨气动性能影响的数值分析石胜庆1，张祥谋1，程钰锋2(1．江西上饶海军91551部队，江西上饶334000；2．北京装备学院研究生院，北京101416)摘要基于滑移网格模型，通过求解三维非定常N—S方程，数值模拟了螺旋桨侧飞状态时的运动过程，仿真研究了侧偏角对螺旋桨气动性能的影响。主要结论有：由于螺旋桨轴向速度随着偏角的增大逐渐减小，所以螺旋桨轴向拉力随

2、着偏角的增大逐渐增大，螺旋桨的侧向阻力随着偏角的增大逐渐减小。桨叶上的分离区域随着偏角的增大逐渐增大，当偏角为0。、30。、60。时，桨叶上分离涡的尺度随着桨径的增大逐渐增大，当偏角为900时，分离涡的尺度随着桨径的增大逐渐减小。关键词螺旋桨；偏角；非定常旋转流场；滑移网格；数值仿真中图分类号：V211．5文献标识码：ANumericalStudyontheEffectoftheYawingAngletotheAerody7namicCharacteristicsofPropellerSHIShengqin91，ZHANGXian

3、gmoul，CHENGYufen92(1．Navy91551Troops，Shangrao334000，China．2．AcademyofEquipment，Beijing101416，China)AbstractTheunsteadyandverticalflowofnearspacescrewpropellerwasnumericalinvestigationbasedontheunsteadycompressibleNavier—Stokesequationswiththeslidingmeshtechnique．Theef

4、fectoftheyawingangletotheaerodynamiccharacteristicsofpropellerhasbeennumericalstudied．There—stiltsshowedthatthetotalthrustofthepropellerin茗一axiswillkeepsincreaseasyawingangleincreasebecausethevelocityin石一axiskeepsdecreaseasyawingangleincrease．theyawingresistancewillde

5、—Cl"_{easeasyawingangleincrease．Theflowseparationzoononpropellerbladewillkeepsincreaseasya-诮ngangleincrease．Theflowseparationvortexwillincreaseastheradiusofbladeelementincreasewhentheyawingangleis0。，30。and60。，butitwilldecreaseastheradiusofbladeelementincreasewhentheya

6、wingangleiS900．Keywordspropeller；yawingangle；unsteadyandverticalflow；slidingmeshtechnique；numeri·calsimulationo引言萎蓑鬟纂黧交磊冀繁亨要动力装置之一而被人们广自1903年莱特兄弟发明飞机以来，螺旋桨动力近年来，国内对于螺旋桨气动方面的各种研究收稿日期：2012—07—29作者简介：石胜庆(1970一)，男，河南唐河人，本科，高级工程师。2012年第4期石胜庆，张祥谋，程钰锋：偏角对螺旋桨气动性能影响的数值分析-13·也逐

7、渐增多。2008年，中科院的聂营、王生等人【2’31采用Gambit软件对螺旋桨进行几何建模，再用Flu—ent软件基于滑移网格，仿真研究了临近空间螺旋桨的气动性能。2008年，西工大的许建华、宋文萍等人L41采用雷诺平均N—S方程和嵌套网格技术对美国国家可再生能源实验室的CER实验型风力机叶片进行了仿真研究，湍流方程是B—L代数模型；计算中采用了有限体积空间离散法和改进型隐式LU—SGS时间推进格式，所用的嵌套网格技术有效地捕捉了螺旋桨的尾涡；在此基础上，2009年bj，他们采用在不同粗细网格上消除不同频率误差加速解的收敛的多重

8、网格技术，仿真研究了螺旋桨侧流粘性流场，其中多重网格采用非线性方程的全近似格式(FAS)。2010年，西工大的罗淞、杨永等人Mo采用多块点对点网格生成技术，生成了螺旋桨的空间计算网格，分别研究了欧拉方程组和N—s方程组对不同进距比下螺旋桨运动过程的