翼型对旋翼悬停气动性能影响的CFD模拟分析

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1、第44卷第4期2012年8月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&Astronautics翼型对旋翼悬停气动性能影响的CFD模拟分析r王博徐国华招启军(南京航空航天大学直升机旋翼动力学重点实验室，南京，210016)VoI．44No．4Aug．2012摘要：建立了一个基于高精度离散格式的旋翼悬停气动性能的N—S方程求解方法，用来精确分析翼型对旋翼气动特性的影响。为考虑细节流动对旋翼气动特性的影响，采用N—s方程描述桨叶附近的粘性流场，选用了s-A湍流模型。通量计算采用Roe—MUSCL格式的高聃度算法。采用该方法首

2、先模拟了C—T旋翼和BO一105旋翼，验证了该方法的有效性。然后，给出了一个参考旋翼，改变其旋翼翼型葺己王，数值模拟研究了最翼冥型不同厚度、弯度厦其变化位置、组舍情况等对旋翼悬停气动特性的影响。通过对比旋翼悬停效率、桨叶升力与扭矩变化等多种计算结果，表明翼型对旋翼悬停气葫性能有重要影响，并得出了一些提高旋翼气动性能的桨叶翼型设计方法。美键词：直丹机}旋翼；翼型；气动性能；计算流体力学；嵌套网中图分类号：V2113文献标识码：A文章编号：1005一Z615(2012)04—0478—07．CFDSimulationofAirfoilEffectonHoveringRotorAe

3、rodynamicPerformanceWangBo，XuGuohua，ZhaoQ玎“n(ScienceandTechnologyonRotorcra{tAeromechanicsLaboratory，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016·China)Abstract：Basedonthehigh—accuracydiscretizationscheme，asolvingmethodbyN—Sequationsforpre—dictingtherotoraerodynamicsperformanc

4、eofhoverispresentedtoanalyzetheeffectofairfoilsonitsrotor．Consideringtheeffectsofflowontherotoraerodynamiccharacteristics，N—Sequationsareusedtodescribetheviscousflowfieldaroundrotor．andS-Aturbulencemodelischosen．High—accuracyRoe—MUSCLschemeisemployedtocalculateflux．Firstly，thepresentedschem

5、eisverifiedbysimulatingtheC—TrotorandBO一105rotor．Then。basedonareferencerotor，effectsofairfoilonhoveringrotoraerodynamicperformancearesimulatedbychangingairfoilthickness，camberormaxcamberpositionandairfoilcombination．Resultsindicatethatairfoilplaysakeyroleintheaerodynamicperformanceofrotorin

6、hoveringflight，aadsomeairfoildesignmethodsareobtainedforimprovingtherotorperfor—manCe．Keywords：helicopter；rotor；airfoil；aerodynamicperformanceicomputationalfluiddynamics；oversetgrid旋翼作为直升机最关键的部件之一，其设计优劣直接决定了直升机的飞行性能，因此直升机空气动力学的实质就是旋翼空气动力掣“。在旋翼流场中，存在多种不同性质的流动现象，在尖部来流速度较高，气流表现出压缩性甚至出现激波现象，而在一

7、些位置，攻角较大容易出现流动分离。而选用合适的翼型可以有效改善旋翼的气动性能‘”，因此研究翼型对旋翼气动特性的影响，对其整体性能的改善具有重要意义。早期的直升机旋翼主要采用NACA0012翼收稿日期：2011—09—19；修订日期2012-01—06通讯作者：徐国华，男，教授，博士生导师，1963年生。E—mail：ghxu@nuaa．edu．cn。第4期王博，等；翼型对旋翼悬停气动性能影响的CFD模拟分析479型。美国波音一伏托公司在NACA系列翼型的基础上发展出了VR系列翼型[3]，并用于CH47等