直升机旋翼桨-涡干扰脉冲噪声传播特性研究.pdf

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1、第46卷第2期2014年4月空航天大学UniversityofAeronautics学报&Astronautics直升机旋翼桨一涡干扰脉冲噪声传播特性研究史勇杰徐国(直升机旋翼动力学国家级重点实验室，华王菲南京航空航天大学，南京，210016)V01．46No．2Apr．2014摘要：建立了一个基于Navier-Stokes方程和自由尾迹模型的高效耦合CFD方法，用于旋翼桨一涡干扰气动和噪声特性的研究。该方法将旋翼流场计算域分为两部分：在桨叶附近区域，通过求解Navier-Stokes方程来模拟流场中旋翼桨尖涡的形成；在尾迹输运区，采用自由尾迹模型表示尾迹涡的运动及其影响

2、。噪声的计算采用基于声学类比法的FW．H方程。应用上述方法对AH一I／0LS旋翼桨一涡干扰状态进行了计算，通过对比脉冲噪声的声压时间历程，验证了方法的有效性。在此基础上，对桨一涡干扰噪声的空间传播特性进行了研究。计算结果表明：下降飞行状态的旋翼，在桨盘面会产生多处桨一涡干扰现象，桨叶片数增多，干扰也会明显增加；桨一涡干扰噪声具有较强的方向性，指向旋翼前行侧的前下方，其噪声声压级的衰减速率与距离成线性反比关系。关键词：直升机；桨一涡干扰噪声；耦合CFD方法；Navier—Stokes方程；自由尾迹中图分类号：V211．52文献标志码：A文章编号：1005—2615(2014

3、)02—0212—06PropagationCharacteristicsofHelicopterRotorBlade—VortexInteractionNoiseShiYongJie，XuGuohua，WangFei(NationalKeyLaboratoryofRotorcraftAeromechanics，NanjingUniversityofAeronautics8LAstronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：AhybridmethodbasedonNavier—Stokesequationandfreewakeanaly

4、sisisdevelopedforstud—yingtheaerodynamicandacousticcharacteristicsofrotorblade—vortexinteraction(BVI)．Inthismeth—od．theflowfieldiSdividedintotwozones，aNavier—StokescodeiSusedtomodelthetipvortexforma—tionaroundtheblade，whileafreewakemodelisemployedinvortextransportarea，toaccountfortheeffec

5、tofthefarwake．Thenoisepredictionisbasedonthewell—knownFW—Hequation．Bythisdevel—opedmethod．theaerodynamicloadingandacousticcalculationsareperformedfortheAH一I／OLSrotorintheBVIcondition．Thepresentmethodisvalidatedbycomparisonofthepressuretimehistorywiththeavailableexperimentaldata．Furthermor

6、e，theBVInoisepropagationcharacteristicisstudied．Theresuitsindicatethat，theBVIphenomenawilloccuratseveralazimuthalanglesontherotorinthede—scentflightcondition．Withmoreblades，thenumberofinteractionsismarkedlyincreased．Thenoisehasstrongdirectivity，andradiatestowardthelowandfrontofbladesonthe

7、advancingside．ThesoundpressurelevelofBVInoisehaslinearlyinverserelationshipwithobserverdistance．Keywords：helicopter；blade—vortexinteractionnoise；coupledCFDmethod；Navier—Stokesequation；freeWakemode】直升机作为有翼面飞行器的一种，其有限长的桨叶在产生升力的同时，在桨尖处也会形成强度较基金项目：国家自然科学基金(11302103)资助项目