一种新的直升机旋翼-机身气动干扰分析模型

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1、总第186期2015年第4期直升机技术HELICOP7IER7IECHNIQUETbtalNo．186No．42015文章编号：1673—1220(2015)04枷1舶一种新的直升机旋翼一机身气动干扰分析模型辛冀1，马成江1，陈仁良2(1．中国直升机设计研究所，江西景德镇333001；2．南京航空航天大学，江苏南京210016)摘要针对直升机的旋翼一机身气动干扰现象，建立了一种新的流场分析模型。对旋翼尾流采用自由尾迹方法进行模拟，分析探讨了在气动干扰现象的模拟当中全展自由尾迹模型的优越性。针对离散计算中尾迹涡线节点可能“进入”机身内部的非物理现象，提出了

2、一种新的“物质线”修正法对节点位置进行修正。利用所建立的模型计算了孤立机身和旋翼一机身干扰情况下的机身表面压力分布随时间变化的情况，并同试验数据进行了对比，验证了所建立模型的有效性。关键词旋翼；机身；气动干扰；自由尾迹；面元法；“物质线”修正中图分类号：V211．52；v211．46文献标识码：AANewAnalysisModelforHelicopterR0tor—Fu∞lageAerodynaIIlicInteractionXINJil，MAChen百ian91，CHENRenlian92(1．Chi聃HelicopterResearch柚dDeve

3、lopmentInstitute，Jingdezhen333001，China；2．NanjingUniversityofAeronautics柚dAs呐nautics，Nanjing210016，China)AbstractAnewmathematicsmodelforhelicopterrotor—fuselageaerodynamicsinteractionanaly—sishadbeendevel叩ed．Themodelincorpomtedafke—waketechnologytosimulatetheI．0torwake，andtheadva

4、ntageoffuUspanfke—wakemodelinaemdyn锄icinteractionsimulationwasanalyzedanddiscussed．Inviewoftheunphysicalphenomenonthatsomewakevorticesmay”pene—trate”intothefuselagemaytakeplaceindiscreteprediction，thisp印erproposedanew”materialline”met}lodtorectifythewakenodepointlocation．Usingthe

5、foundedmodel，thepressuredistri—butiononthesud’aceofanisolatedfuselageandfuselageinrotor—fuselageinteractionwaspredictedandcomparedwimexperimentaldata，andaccumcyofthemodelwasvalidated．Keywordsrotor；fuselage；aerodyn锄icinteraction；f诧e—wake；panelmethod；”materialline”recti6catinno引言髹耄

6、三凳盏羞篇慧袋i嬲薯焉直升机的旋翼一机身气动干扰问题一直是直升曾对该问题开展过研究，在试验方面，文献[1—3]收稿日期：2015一09一06作者简介：辛冀(1988一)，男，黑龙江鸡西人，博士，工程师，主要研究方向：直升机飞行力学。2015年第4期辛冀，马成江，陈仁良：一种新的直升机旋翼一机身气动干扰分析模型’3·式中，矿表示整个机身表面，r是源单元或偶极子单元到被计算空间点的距离长度，壳是机身表面的外法向单位矢量。因为机身形状的复杂性，式(2)通常很难得到解析解。本文采用Hess【l钊提出的面元法来对三维机身进行离散，在每个面元上布置均布源单元和均布偶

7、极子，进而计算机身对空间某点诱导速度的离散数值解。离散后的模型机身如图3所示。图3采用面元法离散后的模型机身根据文献[15]，面元控制点通常取在面元的形心处，在控制点处要求流场速度满足不可穿透边界条件。在求解中，可以根据式(3)先求出物面各面元上的源单元分布强度。盯=壳‘(1，。+％础一i批一‰姆)(3)式中，y。是远场自由来流，k—i妣是旋翼尾迹涡在物面控制点处的诱导速度，而‰碌是面元随机身的运动速度。然后根据速度势与速度的关系以及机身表面的不可穿透边界条件，可以写出第i个面元控制点处的流场速度应满足的方程，如式(4)所示。N痞·V币i=元·(∑c¨肛

8、^+∑曰“盯I)+壳。(y叫+k出一批．i一‰姆，i)=o(4)式中，日泓和C姒