基于IBC方法的旋翼BVI噪声主动控制机理

《基于IBC方法的旋翼BVI噪声主动控制机理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaJul．252017VoI．38No．7SSN1000—6893CN11-1929／Vhttp：Hhkxb．buaa．eduCRhkxb@buaa．edu．cnDOI：10．7527／S1000—6893．2016．0284基于IBC方法的旋翼BVI噪声主动控制机理倪同兵，招启军*，马砾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：为揭示单片桨叶控制(IBC)主动控制技术抑制旋翼桨一涡干扰(BVI)

2、噪声的降噪机理，建立了一套基于CFD／CSD／FW—H—pds方程的综合噪声分析方法。旋翼桨一涡干扰噪声与旋翼桨叶载荷特性、气动变形以及旋翼桨尖涡结构等密切相关，为有效模拟旋翼桨叶的载荷特性及桨尖涡结构，将Navier—Stokes方程作为前飞流场的主控方程，空间离散上采用三阶MUSCL插值格式与通量差分裂Roe格式相结合；时间方向上采用双时间法，使用隐式LU—SGS格式在伪时间方向上进行推进；湍流模型采用对分离流动具有较好捕捉能力的Spalart—Allmaras模型。为提高旋翼桨叶弹性变形运动的模

3、拟精度，建立了基于Hamilton变分原理的CSD模型，并与高精度的CFD求解器结合，发展了适合旋翼桨叶变形及载荷特性模拟的流固耦合分析方法。在CFD／CSD耦合方法分析流场基础上，使用可穿透空间积分面的Fw—H—pds方法对旋翼气动噪声特性进行计算。首先，对流场及噪声数值方法进行验证；然后，着重针对UH一60A旋翼的斜下降飞行状态，分别对有／无IBC噪声主动控制条件下的旋翼BVI气动噪声特性进行了模拟，相位角、幅值和频率等不同控制参数的影响对比分析结果表明：IBC主动控制减小了前行侧桨叶表面尤其是桨

4、叶尖部的负压峰值，降低了桨一涡干扰发生位置附近的桨叶气动载荷；同时主动控制后的桨尖涡集中程度变弱，并且增加了桨叶与桨尖涡之间的相遇距离，从而显著降低了桨一涡干扰噪声；选取合理的相位角、幅值和频率等主动控制参数组合，BVI噪声降低可达5～7dB。关键词：旋翼；桨一涡干扰(BVI)噪声；噪声主动控制；Navier-Stokes方程；Fw—H—pds方法；CFD／CSD耦合方法；单片桨叶控制(IBC)中图分类号：V211．52文献标识码：A文章编号：1000—6893(2017)07—120744—13做为

5、一种独特的飞行器，直升机在未来的高科技战争和民用方面有着无法替代的应用价值。然而随着应用领域的不断拓展，直升机噪声大这一缺点已经成为其更广泛应用的一个重要阻碍。为此，航空发达国家对直升机噪声提出了严格的限制，将直升机噪声水平提升到与气动性能设计指标同样重要的地位，并深入开展直升机降噪机理及应用研究。旋翼是直升机噪声的主要来源，降低旋翼产生的气动噪声在直升机降噪技术中占有举足轻重的地位。旋翼气动噪声中最重要的是脉冲噪声，主要包括高速脉冲(HSI)噪声和桨一涡干扰(BVI)噪声。当这两种噪声出现时，会大幅

6、度提高直升机的总体噪声水平，因此，如何有效降低HSI噪声和BVI噪声是目前旋翼气动声学中的两个研究热点。近年来，随着旋翼CFD技术的高速发展，HSI噪声抑制取得了很大进展，通过不同的新型旋翼翼型的选择以及不同新型桨尖外形的设计[1屯]，取得了很好的HSI噪声抑制效果。相比之下，由于旋翼非定常流场和桨一涡干扰载荷的复收稿日期：2016—09—01；退修El期：2016—09—21；录用日期：2016—11—05；网络出版时间：2016—11—2114：39网络出版地址：WWWcnkinet／kcms／d

7、etafl／11．1929．V20161121．1439．012．hlmI基金项目：国家自然科学基金(11572156)；江苏高校优势学科建设工程资助项目*通讯作者．E-mail：zhaoqijun@nuaa．edu．CN引用格式l倪圈兵。招启军。马砾i基于IBC方法的旋翼BVI噪声主动控钢机理!JI，航空学报．2017，38(7)：120744．NIT8．ZHAOQJ，MAL．ActivecontrolmechanismofrotorBVInoisebasedonIBCmethodEJJActaAe

8、ronauticaetAstronauticaSinica，2017，38(7)j120744120744．1航空学报杂性，BVI噪声的高精度预测方法及降噪技术研究目前还在发展之中。桨一涡干扰是由于旋转的桨叶与前行桨叶上脱落的涡靠近、相遇及干扰而形成的一种非定常空气动力学现象，并且一旦出现，即会激发出强烈的非定常干扰载荷，同时伴随着有强烈指向性的BVI噪声产生[3。4]。因此，迫切需要发展一套旋翼BVI噪声特性的有效预测方法，并在此基础上进行旋翼降噪技术