应用PIV测量缩比共轴双旋翼流场特性的研究

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1、第47卷第2期2015年4月南京航JournalofNanjing空航天大学UniversityofAeronautics学报&AstronauticsV01．47No．2Apt．2015DOI：10．16356／j．1005—2615．2015．02．007应用PIV测量缩比共轴双旋翼流场特性的研究马艺敏1陈铭1王强1徐冠峰2(1．北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京，100191}2．总参陆航研究所机体发动机室，北京，101121)摘要：采用粒子图像测速(Particleimagevelocimetry，PIV)技术对一缩比共轴双旋翼模型在悬停和以不

2、同请进比前飞时的流场进行水洞实验。测量得到了旋翼流场的瞬时涡量的速度分布，桨尖涡的脱落轨迹，悬停时的尾迹边界扫前飞时的尾速边界等流场特性参数分布。研究了不同状态下共轴双旋翼流场的气动干扰特性。在悬停时，下旋翼的桨尖外侧有上洗流现象，而下旋翼则没有。与共轴双旋翼性能试验数据比较得出，在悬停时共轴双旋翼形式存在有利的相互气动干扰现象。实验还得出了悬停和不同前进比前飞时桨尖涡的脱落轨迹。关键词：粒子图像测速；共轴双旋吴；悬停I前飞；旋翼流场；桨尖涡脱落轨迹中图分类号：V211．52；V211．7文献标志码：A文章缡号：1005—2615(2015)02—0220—

3、08PIVMeasurementsofModel-ScaleCoaxialRotorsFlowFeaturesMaYiminl，ChenMin91，WangQian91，XuGuanfen92(1．SchoolofAeronauticScienceandEngineering，BeiHangUniversity，Beijing，100191，China；2．TheEngineRoom，TheLandNavigationResearchInstitute，Bering。101121，China)Abstract：Experimentalinvestigatio

4、nsofmodel—scalecoaxialrotorsinhoverandinforwardflightarecar—riedoutinwatertunnelbyparticleimagevelocimetry(PIV)technique．Thedistributionsofinstantane—OUSvorticityandvelocityoftherotorflowfieldareobtained。Atthesametime，thetrajectoryofthetip—vortex，thewakecontractionsinhoverandinforw

5、ardflight，andtheradialdistributionofinducedve—locityaremeasured．Thewakegeometriesandaerodynamicinteractioncharacteristicsofcoaxial-rotorflowfieldarealsoinvestigated．Upwashhappensattheoutboardedgeofthebladetipofthelowerro—tor，whilenosuchphenomenonhappensneartheupperrotorbladetip．Fro

6、mcomparisonswiththepri—orperformanceexperiments，itcanalsobefoundthatmutualinterferencesareplayingapositiveroleinthecoaxialrotorconfigurationwhenhovering．Furthermore，thetipvortextrajectoriesofthesinglero—torandcoaxialrotorareachievedduringtheexperiment，inhoverandatdifferentforwardfl

7、ightratios，respectively．Keywords：particleimagevelocimetry(PIV)；coaxial—rotor；hover；forwardflight；rotorflowfield；bladetipvortextrajectory在共轴双旋翼系统中，上下两幅旋翼与其各自的尾迹存在严重的相互干扰现象，相比单旋翼系统而言，其流场特性更为复杂。从先前的旋翼试验中发现，在悬停或低速前飞时，下旋翼桨盘的很大一部分都处于上旋翼的尾流之中，改变了整个旋翼的人流分布，同时也影响了下旋翼桨叶的边界层。这种上下旋翼流场的相互干扰不仅不利

8、于共轴双旋翼的整体性能的提高，而且在悬停时会引起流场