考虑遮蔽区影响的旋翼三维水滴撞击特性计算新方法

陈希， 招启军

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

考虑遮蔽区影响的旋翼三维水滴撞击特性计算新方法

陈希， 招启军*

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

针对直升机旋翼三维黏性流场特有的复杂环境，建立了一种基于欧拉法的旋翼三维水滴撞击特性计算的新方法。首先，在旋翼桨叶嵌套网格的基础上，发展了一套用于预测旋翼绕流流场的计算流体力学(CFD)模拟方法。然后，为克服传统直升机旋翼二维水滴撞击特性计算方法的不足，充分考虑旋翼流场的三维效应，在嵌套网格中基于欧拉法求解旋翼三维水滴撞击流场。其中，为解决尾流等区域的密度脉冲现象所引起的稳定性和收敛性问题，提出并建立了遮蔽区扩散模型。该模型通过判断遮蔽区变量，在计算域中动态生成遮蔽区域，并随迭代步数逐渐扩散。最后，通过与NACA0012翼型及国外UH-1H桨叶的试验和计算结果的对比，验证了旋翼三维水滴撞击特性计算新方法的可靠性，并进行了温度和水滴当量直径(MVD)对旋翼三维水滴撞击特性的影响分析。结果表明：遮蔽区扩散模型的加入，使二维情况的计算时间减少了22%，并增加了三维情况的计算稳定性，显著提高了旋翼三维水滴撞击特性的计算效率；沿着旋翼桨叶展向位置增大的方向，旋翼桨叶剖面水滴撞击范围有所增大，最大水滴局部收集系数呈先增加后减少再增加的变化趋势，其变化幅度接近50%；……