旋翼VPM/CFD耦合模型的建立及其在小前进比气动分析中的应用

摘要：

为了提高旋翼计算流体力学(CFD)流场计算效率及克服其在尾迹捕捉上的不足,将旋翼黏性涡粒子方法(VPM)与CFD分析相结合,建立了一个新的旋翼VPM/CFD耦合气动分析模型.在该模型中,采用VPM分析以实现对旋翼尾迹中黏性涡的高效捕捉而不引入数值耗散,而采用CFD分析用于精确地模拟旋翼桨叶近体区域内复杂的流动现象,同时也为VPM分析提供一个较高精度的涡源模型.至于两者信息交换,则使用集中涡源法将CFD信息传递至VPM分析,而VPM计算得到的尾迹信息则通过边界修正施加至CFD域的远场边界上,从而可以鲁棒地实现CFD域与VPM域的耦合计算.在此基础上,对“Helishape 7A旋翼”小前进比前飞桨-涡干扰(BVI)状态进行了较为深入的气动分析,计算结果表明:与全CFD计算比较,建立的VPM/CFD耦合分析模型可以有效地避免旋翼尾迹区桨尖涡的数值耗散,从而更加可靠地捕捉桨-涡干扰状态下的桨叶非定常气动载荷脉动,同时对于本文算例,计算效率可以提高30％以上.

关键词：计算流体力学、VPM/CFD耦合、旋翼、桨-涡干扰、集中涡源模型、边界修正

所属期刊栏目：35

分类号：V211.52;O355(基础理论及试验)

资助基金：National Natural Science Foundation of China11302103;Aeronautical Science Foundation of China20135752055;国家自然科学基金11302103;航空科学基金20135752055

在线出版日期：2014-07-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：1530-1538