基于N-S方程的直升机旋翼翼型反设计方法

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1、总第166期2011年第l期直升机技术HEIJCOPlERTECHNIQUETotalNo．166No．1201l文章编号：1673．1220(2011)0l旬19舶基于N—S方程的直升机旋翼翼型反设计方法万俊明，赵国庆，招启军，尚克明(南京航空航天大学直升机旋翼动力学重点实验室，江苏南京210016)摘要为了在实际旋翼翼型设计中考虑粘性影响，采用N—s方程为主控方程，建立了旋翼翼型流场求解方法。使用以Poisson方程为控制方程的网格生成程序生成围绕旋翼翼型的N—s粘性贴体网格，该网格生成程序能在反设计迭代过程中自动更新过渡翼型的粘性网格。在翼型流场计算及网格生成基础上，采用了

2、MGM方程作为翼型反没计方程，建立了一套能够考虑粘性影响的直升机旋翼翼型的反设计方法。应用该方法，分别对二维NAcA系列翼型、OA系列翼型、超If缶界翼型进行了反设计分析，获得了满足要求的二维旋翼翼型，并与目标值(压力分布、升力系数、阻力系数、力矩系数)吻合良好。．关键词直升机；反设计；翼型；N—s方程；MGM方程中图分类号：035；V224文献标识码：ATheInVerseDesignMethodonHelicopterRotorAirfonsBasedonNaVier—StokesEquationsWANJu啪ing，ZHAOGuoqing，ZHAOQijun，SHANGKe

3、ming(science肋dTechnolo科∞RotorcmAemmech柚ic8hboratory，NanjiIlgU面versityofAelDnauticsaIldAstmn锄tic8，Nanjing210016，China)AbstractInordertoconsidert11eViscouse日．ectsdu而ngtheprocessofactualrotoraidbildesign，tllemethodfor∞lVingnowfieldaroundtIleai而ilwasdevelopedbyusingtIleN—Sequations鹪thegovemingequ

4、ationsinthispaper．Theviscous面dsamund￡heairfIoilwereupdatedbysolVingPbis—sonequations，andtlleviscous画ds啪undtransitionai而ilcouldbeautomatica：Uyupdatededintheiterationprocessofadversedesign．Baseduponthenowfieldsolverandtlle咖dgenerationmetIlod—ology，usingtheMGMequation鹊tIleairfbilinVerseequation，

5、amethodconsideringViscouse任bctsforinversedesignonhelicopterrotorai而ilswasestablished．TheinVersedesignanalysisontw‘o—dimensionalNACAseriesai而il，OAse而esai面il，supercritical诵nghavebeenpe而咖edrespec-tivelybyusingthepresentmethod，anditcouldbeen∞enthatinconditionofspecifyingthetargetVaLlue(tIIepressu

6、redist—bution，liRcoemcients，dragcoe侬cients，momentcoe伍cients)，tllede—signed2一Drotorairfbilshavebeenobtained，粕dcalculatedresuhsagreedweUwiththetargetval—Ue．Keywordshelic叩ter；invellsedesi印；ai而il；N—Sequations；MGMequation收稿日期：20lO-019-27作者简介：万俊明(1987一)，男，江西南昌人，硕士研巍生，研究方向：直升机计算流体力学和直升机空气动力学。·20·直升机

7、技术总第166期O引言1旋翼翼型流场数值计算方法直升机足以旋翼为主要升力件的垂直起落飞行器，旋翼气动特性的好坏决定了它的垂直起降、空中悬停等性能，而旋翼的气动特性又与旋翼桨叶翼型有着十分密切的关系。国外从20世纪70年代开始就专门针对直升机旋翼开展了翼型气动设计方法的研究，并且很多国家都已经有了自己的直升机专用翼型，如法国的OA系列、美国波音公司的VR系列、俄罗斯的TsAGI系列等，并且这些旋翼翼型在提高升力、降低噪声水平、改善失速特性等方面都发挥了重要的作用⋯。而在国内，对翼型