悬停旋翼桨尖涡吹气控制的数值模拟

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1、第48卷第2期2016年4月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsDOI：10．16356／j．1005—2615．2016．02．003悬停旋翼桨尖涡吹气控制的数值模拟肖中云江雄陈作斌(中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所，绵阳，621000)V01．48No．2Apr．2016摘要：开槽桨尖是减弱旋翼桨尖涡强度的一种被动流动控制手段。旋翼桨尖涡由于涡量高度集中在一个很小的区域范围内，数值计算容易受到网格分布和数值耗散的影响，导致涡量耗散过快，不利于对旋翼尾迹涡开展研究。针对这一问题，文

2、中采用重叠网格局部加密和湍流模型旋转修正等方法，获得了悬停旋翼的高分辨率桨尖涡流场。采用该方法，对比研究了Caradonna-Tung旋翼基本外形和开槽桨尖外形在悬停状态下的空间旋涡流场，从涡量分布、旋涡特征速度等方面研究了开槽桨尖控制桨尖涡强度的流动机理，比较了4种不同开槽方式对控制效果的影响，以及对旋翼悬停性能的影响。结果表明，开槽桨尖能够有效减弱桨尖涡的强度，但同时会对旋翼拉力和扭矩产生一定的负面影响。关键词：旋翼；桨尖涡；流动控制；数值模拟中图分类号：V211文献标志码：A文章编号：1005—2615(2016)02—0165—08NumericalSimulationof

3、FlowConrtolonBladeTipVortexofHoveringRotorbySlottedBlowingXiaoZhongyun，JiangXiong，ChenZuobin(ComputationalAerodynamicsInstitute，ChinaAerodynamicsResearchandDevelopmentCenter，Mianyang，621000，China)Abstract：Slottedbladetipisannewlydevelopeddesigntoreducethestrengthoftipvortex．Innumericalsimulati

4、on，vortexstrengthislikelytosufferfromunreasonablemeshdistributionandcomputationalmethodbecauseofitshighlyconcentratedstructure，whichleadstoprematuredissipationofvortexs，andmakesithardtotrackthewakevortexdevelopment．Tothequestion，specialtechniquesareadopt—edinthesimulationincludinglocalrefineme

5、ntofoverlapgridsandrotationcorrectionofturbulencemodel，andhighresolutiontipvortexflowfieldsareobtained．Thereafter，thehoveringflowfieldsofCaradonna—Tungrotorsequippedwithoriginalandslottedtiparenumericallysimulated，vorticitycon—toursandcharacteristicvelocitiesarediscussedtostudytheflowmechanism

6、，andfourslottedbladetipsarecomparedfortheircontrolefficienciesandperformancelosses．Resultsshowthatslottedbladetipsreducethestrengthofthebladetipvortexeffectively，andatthesametime，someminuseffectsarein—dueedsuchasthrustlossandtorqueaddition．Keywords：rotor；bladetipvortex；flowcontrol；numericalsim

7、ulation基金项目：国家自然科学基金(31572341)资助项目。收稿日期：2015—10—01；修订日期：2016一Ol—Ol通信作者：肖中云，男，副研究员，E-mail：scxiaozy@sina．en。EJI用格式：肖中云，江雄，陈作斌．悬停旋翼桨尖涡吹气控制的数值模拟[J]．南京航空航天大学学报，2016，48(2)：165—172．XiaoZhongyun，JiangXiong，ChenZuobin．Numericalsimulationofflowco