基于混合网格的直升机旋翼∕机身非定常干扰流场数值模拟方法

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1、第47卷第2期2015年4月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics＆AstronauticsV01．47No．2Apr。2015DOI：10．16356／j．1005—2615．2015．02．002基于混合网格的直升机旋翼／机身非定常干扰流场数值模拟方法樊枫1林永峰1黄水林1徐国华2(1．中航工业直升机设计研究所，景德镇，333001；2．南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室，南京，210016)摘要：基于混合网格建立了一个适合于直升机旋翼／机身非定常干扰流场的数值模拟方法。其中，采用混合网梧系统生

2、成旋翼／机身干扰流场网格以降低网格生成难度}将二阶MUSCL格式和Roe格式相鲒合进行空间离散以提高流场的计算精度；同时引入隐式LU-SGS时间格式和OpenMP并行模式以提高干扰流场的计算效率。应用建立的计算方法，对Georgia和Robin旋翼／机身模型进行了数值模拟和分析。与试验结果良好的相关性表明了该方法的有效性。关键词：直升机；混合网格；旋翼；机身；干扰流场；CFD中圈分类号：V211．3文献标志码：A文章编号：1005—2615(2015)02一0180—09NumericalSimulationonRotor／FuselageUnsteadyInteract

3、ionFlowfieldBasedonHybridGridFanFeng1，LinYongfeng1，HuangShuilin1，XuGuohua2(1．AVICChinaHelicopterResearchandDevelopmentInstitute，Jingdezhen，333001，China；2．NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonRotoreraitAeromechanics，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，China)A

4、bstract：Anumericalsimulationmethodforhelicopterrotor／fuselageunsteadyinteractionflowfieldisestablishedbasedonthehybridgrid．Inthismethod，thehybridgridsystemisusedtogenerateflow—fieldgridtoreducethedifficultyofgridgeneration，thecombinationofthesecond—orderMUSCLschemeandRoeschemeisemployedfo

5、rspatialdiscretizationtoimproveprecision，andtheimplicitLU—SGSschemeandOpenMPparallelstrategyareintroducedtoenhanceefficiency．Basedonthedevelopedmethod，simulationsforGeorgiaandRobinrotor／fuselagemodelareconducted，andthegoodagreementbetweensimulationresultsandexperimentaldatademonstratesthe

6、effectivenessofthepresentedmethod．Keywords：helicopter；hybridgrid；rotor；fuselage；interactionflowfiled；CFD旋翼／机身非定常干扰流场的数值模拟一直是直升机空气动力学领域中具有挑战性的研究内容之一[1]。现代直升机的设计趋势正朝着大桨盘载荷和紧凑的结构设计方向发展，这预示着更加强烈的旋翼下洗流以及更小的旋翼／机身间距，这会引起愈加严重的旋翼／机身干扰问题。机身的存在阻收稿日期：2015—01—15；修订日期：2015-02—15通信作者：樊枫，男，工程师，E-mail：fan

7、feng@nuaa．edu．cn。本文已收编于2014年全国直升机年会内部交流论文集。碍了旋翼尾迹的自由发展，从而对旋翼的气动性能产生一定影响。反过来，机身处于紧靠旋翼桨盘的下方，旋翼产生的下洗流将直接打在机身上，这会使得机身产生一定的向下载荷；同时，旋翼桨尖涡在向下游运动的过程中也常常与机身靠近通过，甚至直接与机身相碰，由此引起的涡一面干扰会使机第2期樊枫，等：基于混合网格的直升机旋翼／机身非定常干扰流场数值模拟方法181身产生较严重的振动载荷。因此，围绕旋翼／机身干扰问题展开深入的研究具有重要的学术意义和实际应用价值。在旋