静止舰船与旋翼干扰流场的数值模拟

黄 刚 程 蒙 梁仍康 张 伟

(西南科技大学土木工程与建筑学院 四川绵阳 621010)

近年来，随着科学技术的进步和国家利益的竞争，舰载直升机在争夺制海权方面发挥着愈加重要的作用。舰载直升机在复杂的舰船尾流场区域着舰时危险性很大。据调查统计，舰载直升机的事故概率是其他航空飞行器的数倍[1]。因此，舰载直升机的安全问题也引起了各海权大国的密切关注[2]。

气流流过舰船上层的不规则建筑、机库等非流线型钝体结构时，会发生分离，产生复杂的湍流流场[3]。气流流过机库会产生下洗和侧洗气流；而气流流过上层建筑物会产生非定常的涡流场。在舰船后方的直升机着舰区域内，舰船尾流场与直升机自身的非定常涡流场相互耦合干扰，则会产生“陡壁效应”[4]和“舰面效应”[5]等多种问题。受复杂且不稳定耦合流场的影响，着舰域的流场品质进一步降低，直升机各机械部件气动力特性会发生显著变化[6]，使得直升机操纵性及稳定性降低，从而危及其着舰安全[7-8]。

为了解决直升机着舰时遇到的安全性问题，国内外众多学者基于计算流体动力学(CFD)方法对舰船流场和旋翼流场开展了一系列研究。

在舰船流场CFD数值仿真方面，Polsky[9]等应用MILES方法对LHA舰船流场进行了数值仿真分析，与风洞实验数据对比良好，阐明了使用非定常方法模拟实际的舰船气流场的重要性。2008年，Syms[10]使用Lattice-Boltzmann法分别计算了两个SFS轻型护卫舰的气流，得到相对准确的流场数据，验证了该方法的可靠性。……