短舱及离散精度对螺旋桨桨叶载荷分布的影响

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1、第42卷第2期2012年3月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．42No．2Mal"，2012短舱及离散精度对螺旋桨桨叶载荷分布的影响杨帆，杨永(西北工业大学翼型、叶栅空气动力学国防科技重点实验室，陕西西安710072)摘要：采用多块结构网格生成技术，分别生成螺旋桨加中心体和螺旋桨加短舱两种构型的动态面搭接网格。在相同计算状态下，分别对螺旋桨加中心体和螺旋桨加短舱流场进行不同时空离散精度的数值模拟。与螺旋桨加中心体构型的计算结果进行对比，发现短舱的出现较大程度改变了螺旋桨桨叶载荷分布，并且采用不同时空离散精度，栽荷分布的改

2、变程度不同。关键词：螺旋桨桨叶；短舱；离散精度；动态面搭接网格中图分类号：V21l文献标识码：A文章编号：1671．654X(2012)02．0024．03InfluenceofNacelleandDiscretePrecisionOilPropellerBladeLoadDistributionYANGFan，YANGYong(NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonAerodynamicDesignandResearch，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an71007

3、2，China)Abstract：Dynamicpatched鲥doftwoconfigurations，namedpropellerwithcentre—bodyandpropellerwithnacelle．aregeneratedrespectivelyusingmultiblockgridgenerationtechnique．Underthesamecorn·putationconditions，flowfieldnumericalsimulationofthesetwoconfigurationflowfieldsareconductedre·spect

4、ivelyunderdifferenttimeandspatialdiscreteprecisions．Comparedwiththecomputationresultsofpropellerwithcentre—body，wefindtheemergenceofnacellechangesthepropellerbladeloaddistributiontogreatextentwithvaryingdegreeswhenusingdifferenttimeandspatialdiscreteprecisions．Keywords：propellerblade；n

5、acelle；discreteprecision；dynamicpatchedgrid引言螺旋桨飞机是靠螺旋桨旋转将发动机的功率转化为推进力，螺旋桨飞机在现代的支线客机及军用运输机中仍占有很大的比例⋯。螺旋桨旋转时会在其下游产生滑流，滑流对飞机的气动力以及操作性稳定性影响都很大心】。采用CFD方法模拟螺旋桨旋转产生的非定常流及其影响，计算网格量很大且对网格质量要求很高，同时计算时间很长，给工程应用带来不便旧J。目前广泛使用的方法是采用桨盘理论H1代替螺旋桨的作用来模拟滑流，但桨盘载荷分布需要由桨叶载荷分布给出”1。因此，对桨叶载荷分布的准确数值模拟是合理应用桨盘理论

6、的前提。本文目的就是对影响桨叶载荷分布数值模拟结果的几个因素进行研究。发动机短舱的存在会对螺旋桨桨叶载荷分布产生影响，又由于螺旋桨与短舱结合处附近的流动表现出高度非定常和强十扰现象，对网格质量要求很高。网格质量的好坏常常会使采用时间及空间二阶离散的数值模拟无法进行。本文分别对螺旋桨加中心体构型以及螺旋桨加短舱构型进行不同离散精度数值模拟，分析短舱及离散精度对螺旋桨桨叶载荷分布的影响，为螺旋桨加短舱构型的桨叶载荷分布数值模拟所采用的离散精度提供参考。1数值方法三维积分形式的流动控制方程为：QdV+《F‘nds=O其中Q=[P，pu，pv，pw，e。]T，F为粘性与无粘

7、通量的矢量和，力为控制体积，舶为控制体表面，n为a仃的外法线方向单位矢量。当空间离散精度分别为一阶和二阶时，无粘通量项分别采用一阶和二阶Roe迎风通量差分格式离散；采用双时间推进法分别进行一阶和二收稿日期：201I一09一ll修订日期：2012—03—03基金项目：国家自然科学基金项目资助(11002117)作者简介：杨帆(1987一)，男，安徽宿州人，硕士研究生，主要研究方向为计算流体力学。杨帆等：短舱及离散精度对螺旋桨桨叶载荷分布的影响·25-阶时间离散精度的非定常计算；粘性通量项采用中心差分格式离散，粘性计算中采用s．A湍流模型。2几何构型及计算网格本文几