用于弹性旋翼流场模拟的网格变形方法

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1、第43卷第1期2011年2月南JournalO尿fNan航空航天大学学报jingUniversityofAeronautics＆Astronautics用于弹性旋翼流场模拟的网格变形方法王海徐国华(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)V01．43No．1Feb．2011摘要：建立了一个基于改进“Ball—Vertex”的具有拓扑无关性的网格变形方法，用来精确模拟桨叶发生弹性变形后贴体网格的运动以及旋翼近场气动力环境，为更好地分析弹性变形对桨叶贴体网格的影响提供了一套解决方案。该网格变形方法

2、从基本的弹簧模拟思路出发，用一网状弹簧系统来模拟桨叶贴体网格的变形和运动。在网格结点周围引入“Ball—Vertex”概念，通过添加相关的冗余约束，该方法保证网格结点在变形过程中不会越过与该点所对应的对角面，从而避免了畸形网格单元的产生，可有效地用于较大变形情况下的流场数值计算。使用所建立的方法，首先对绕二维翼型的结构网格和非结构网格进行了网格变形模拟．以表明方法的有效性；然后，将该方法应用于振荡翼型的流场数值求解，进一步验证了所建立的方法；最后，结合该网格变形方法和旋翼流场求解方法对弹性旋翼流场进行了数值计算。在此基础上

3、，得出了一些有意叉的结论。关键词：网格变形；旋翼流场；数值模拟；“Ball—Vertex”方法；计算流体力学；弹性桨叶中图分类号：V211．52文献标识码：A文章编号：1005—2615(2011)01—0001—06GridDeformingMethodforFlowfieldSimulationofElasticHelicopterRotorsWangHai，XuGuohua(NationalKeyLaboratoryofRotorcraftAeromechanics，NanjingUniversityofAerona

4、utics＆Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Toprovideasolutionofanalyzingtheinfluenceofelasticdeformationontherotorblade—fittedgridbasedonanimproved“Ball—Vertex”springsimulation．atopology—unrelatedgriddeformingmethodisdevelopedtosimulatetheblade—fittedgridmov

5、ementandthenear—rotorflowfield．Basedonthespringsimulation，themethodusesaspringnettomodelthedeformationandthemovementoftheblade—fittedgrid．Byintroducingthe“Ball—Vertex“conceptandadoptingthenecessaryconstraintsprings，thenewgriddeformingmethodcanassurethatthegridvert

6、excannotacrossitsdiagonalplanestoavoidabnor—malgridceils．Itissuitableforfairlylargedeformationcases．Asanumericalexample，themethodisfirstlyusedtosimulatethedeformationofthe2一dimensionalstructuredandunstructuredgridsaroundatypicalairfoilwithtranslatedandrotatedmovem

7、ent，anditscapabilityisdemonstrated．Then，thegridmethodiscombinedwithcomputationalfluiddynamics(CFD)andusedtocalculatetheloadsofoscillat—ingairfoilforfurthervalidation．Finally，themethodiscoupledwiththerotorCFDandtheflowfieldsimulationoftheelasticrotoriScarriedout．Ba

8、sedontheaboveresearch，somemeaningfulconclusionsaredrawn．Keywords：griddeforming；rotorflowfield；numericalsimulation；”Ball—Vertex”method；computation—alflui