基于全程自适应非结构嵌套网格技术的旋翼流场模拟

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1、中图分类号：V211.3论文编号：102870118-S216学科分类号：082501硕士学位论文基于全程自适应非结构嵌套网格技术的旋翼流场模拟研究生姓名桑树浩学科、专业飞行器设计研究方向直升机空气动力学指导教师陈仁良教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一七年十二月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAeronauticsandAstronauticsComputingFlowsaroundRotorbyUsingTime-depended

2、AdaptiveGridBasedonUnstructured-CartesianOversetMeshSystemAThesisinFlightVehicleDesignbySangShuhaoAdvisedbyProf.ChenRenliangSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2017承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中

3、不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要直升机是一种独具特色的飞行器，在很多方面有着广泛的应用价值。旋翼作为直升机的主要部件，对直升机的飞行性能、噪声水平等有着重大的影响，进行旋翼流场模拟和气动分析研究意义重大。第一章阐述了国内外相关领域当前的研究背景和现状，涉及旋翼

4、流场模拟相关的网格技术和方程求解技术等，并引出本文的主要工作。第二章主要介绍了CFD中的主控方程、主控方程的空间离散、时间离散、湍流模型、ALE形式的控制方程、低速预处理技术以及边界条件等。第三章详细介绍了针对格心格式求解器的非结构嵌套网格算法，并介绍了与此相关的宿主单元搜索、物面距求解以及数据传递等技术，该算法可以处理不同块数、不同形状、不同覆盖关系的网格，具有较高的通用性与高效性。此外，还简要介绍了结构网格、非结构网格生成技术以及结构嵌套网格技术。第四章介绍了自适应笛卡尔网格技术中涉及的背景网格初始化、自适应判据、自适应算法、数据结构及相应的网格单

5、元处理方法等。可以根据旋翼流场的信息及时地进行自适应加密和自适应稀疏。第五章介绍了处理桨叶网格运动的坐标变换以及铰接式旋翼悬停和前飞状态的配平方法，并对配平方法进行了验证。第六章对二维双翼型、不同飞行状态下的旋翼流场进行了数值模拟、验证与对比，结果表明本文数值模拟中的多项技术能有效模拟复杂的旋翼流场及气动特性，其中的全程自适应网格技术可以显著地提高求解器对旋翼桨尖涡的流动细节的捕捉。关键词：旋翼流场，非结构嵌套网格，全程自适应网格，桨尖涡、旋翼配平，CFDI基于全程自适应非结构嵌套网格技术的旋翼流场模拟ABSTRACTAsauniquetypeofai

6、rcraft,helicopterhasgreatapplicationvalueinmanyaspects.Asamainaerodynamiccomponentofahelicopter,therotorhasgreatinfluenceontheflightperformanceandnoiselevelofthehelicopter.Therefore,theresearchesofflowfieldsimulationandaerodynamicanalysisfortherotorisofgreatsignificance.Thefirst

7、chaptermainlydescribesthecurrentresearchstatusinrelatedfieldsbothathomeandabroad,involvinggridtechnologiesandsolutiontechnologiesrelatedtorotorflowfieldsimulation,andintroducethemainworkofthispaper.ThesecondchaptermainlyincludesmainequationsinCFD,spatialdiscretization,timediscre

8、tization,turbulencemodels,controlequationsinALE