直升机典型结构元件着水试验边界优化设计

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1、总第193期直升机技术GeneralSerialNo.1932017年第3期HELICOPTERTECHNIQUENo.32017文章编号:1673-1220(2017)03-034-05直升机典型结构元件着水试验边界优化设计陈庆童，陈淑平，邓先来，杨广根(中国直升机设计研究所，江西景德镇333001)摘要为分析直升机典型结构元件着水试验边界条件对着水试验的影响，基于CFD方法，采用VOF捕捉自由液面，结合UDF程序对典型结构元件着水试验进行模拟。为验证该CFD方法的准确性，应用该方法计算国际上研究较为普遍的楔形体自由着水问题，结果表明该方法能很好地应用于结构物着水问题。而后将该方法应用

2、到直升机典型结构元件着水试验中，对着水试验方案进行优化设计，分析了水池的宽度、深度以及试验安装平台边界条件对着水试验的影响，得出了最佳的边界条件，并且通过对着水试验的数值模拟，给出了着水试验速度、加速度、位移、力以及压力的时间历程关系，为着水试验方案的优化设计、设备的选取以及试验数据有效性的判定提供了理论基础和技术支持。关键词直升机;元件;着水试验;优化设计+中图分类号:V216.23文献标识码:AOptimizationDesignoftheHelicopterComponentsLandingWaterTestCHENQingtong，CHENShuping，DENGXianlai，

3、YANGGuanggen(ChinaHelicopterResearch&developmentInstitute，Jingdezhen333001，China)AbstractToanalyzetheeffectofboundaryconditionforthehelicoptercomponentslandingwatertest，basedonthefluentsoftware，electedthestandardk-εturbulencemodel，VOFmethodwasa-doptedtocapturethefreewatersurface，combinedwiththeUD

4、Fprogramandthedynamicmeshmodeltosimulatethecomponentslandingwatertest.Thepaperanalyzedtheeffectofthetankwidth，depthandtesthoistingbasketonthelandingwatertestandobtainedthebestboundarycondi-tions.Throughthenumericalsimulationofthelandingtest，thepapergavethetimecourseofveloci-ty，acceleration，displa

5、cement，forceandpressure.Thepaperprovidedatheoreticalbasisandtech-nicalsupportforlandingwatertestschemedesign，equipmentselectionanddeterminethevalidityofthetestdata.Keywordshelicopter;component;landingtest;optimaldesign兵器、船舶等领域中，诸如航空领域中的飞机和直升0引言机的水上着落、兵器领域中空投鱼雷的着水、航天领结构物着水现象广泛地存在于航空航天、水中域中宇宙飞船的水上降

6、落、船舶领域中高速快艇在收稿日期:2016-11-01作者简介:陈庆童(1987-)，男，江西高安人，硕士，工程师，主要研究方向:直升机静力试验技术。2017年第3期陈庆童，陈淑平，邓先来，等:直升机典型结构元件着水试验边界优化设计·35·高速航行时等。结构物在着水过程中，将与水面发对着水砰击的影响，并给出试验方案中合理的边界条生砰击作用，不但流体会对结构物产生巨大的砰击件数据，为典型元件着水试验设计提供技术支持。力，同时结构物也将对流场产生非常显著的影响。1数值计算方法结构物着水时，水面会产生严重的流体喷溅，该喷溅很可能使着水结构物受到破坏。因此，研究结构物1.1基本控制方程的着水很有

7、必要。基本控制方程为连续性方程、动量守恒方程和为研究结构物着水问题，试验设计方提出了直升能量守恒方程。由于不涉及到能量的转化，故不需机典型结构元件着水试验，其目的主要是为着水冲击要求解能量方程。连续性方程(质量守恒方程)和仿真提供数据支持。因此本文首先对着水试验方案Navier-Stokes方程(动量守恒方程)如下:进行简单介绍，而后提出了一种CFD方法，利用国际连续性方程:上研究较为普遍的楔形体自由着水问题对该方法进∂ρ∂(ρu)