舰船空气艉流场试验及仿真技术研究

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1、总第188期直升机技术GeneralSerialNo.1882016年第2期HELICOPTERTECHNIQUENo.22016文章编号:1673-1220(2016)02-011-04舰船空气艉流场试验及仿真技术研究胡涛,孙传伟(南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室,江苏南京210016)摘要开展了SFS2标准舰船模型空气艉流场风洞试验及CFD仿真计算工作,对比分析了国内外试验及仿真结果,给出了飞行甲板上流场的基本分布规律。结果表明,气流吹过舰体及机库后在飞行甲板上形成了复杂的涡流区,对舰载直升机的飞行安全有直接的影响。关键词流场;风洞;飞行甲板;舰载直升机中图

2、分类号:V211.7文献标识码:AAnExperimentalandComputationalInvestigationofShipAirwakesHUTao,SUNChuanwei(NationalKeyLaboratoryofRotorcraftAeromechanics,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,China)AbstractAwindtunnelexperimentandCFDsimulationsoftheSFS2simplifiedfrigateshipair-wakesha

3、vebeenperformed?respectively,aswellascontrastanalysisofthetestandthesimulationresultsathomeandabroad,providingbasicflowfielddistributioncharacteristicsontheflightdeck.Theresultsshowedthatacomplexrecirculationzonewasformedontheflightdeckafterairblowingthroughthehullandhangar,whichdirectlyimpa

4、ctedontheflightsafetyofshipbornehelicopters.Keywordsflowfield;windtunnel;flightdeck;shipbornehelicopter试验、CFD仿真计算及海上实测,三者之间互为0引言验证。舰载直升机着/离舰过程是典型的动态配合过在国外,风洞试验使用了激光多普勒测速法[1-3]程。此时,舰船空气艉流场是直升机起降过程中的(LDV)、热线测速法、粒子图像测速法(PIV)、[4]主要影响因素,对直升机起降安全有重要的影响,是多孔压力探针测量等。1998年国际合作项目舰载直升机发生安全事故的主要诱因之一。深入研T

5、TCP相继提出标准简化护卫舰模型SFS(Simple究舰船空气艉流场特性是舰载直升机安全起降的重FrigateShape)和SFS2(SimpleFrigateShape-II),开要保障。展了相关的风洞试验及CFD仿真计算工作,在风洞国内外研究舰船空气艉流场的形式主要有风洞里进行了SFS流场可视化试验及SFS2空气艉流场收稿日期:2015-11-27基金项目:江苏高校优势学科建设工程资助项目。作者简介:胡涛(1990-)男,湖北荆州人,南京航空航天大学硕士研究生,主要研究方向:直升机飞行力学。·12·直升机技术总第188期[5]热线测速试验。国内赵维义等开展了舰船空气甲板长l

6、=275mm,机库高h=61mm。[6]艉流场PIV试验,顾蕴松等开展了七孔探针测试试验照明激光器为镭宝Nd:YAG双脉冲式激系统测量军舰艉流场试验。光器,单脉冲输出功率200mJ,脉宽6~8ns,频率CFD仿真计算主要是使用不同的求解器、湍流5Hz。高速CCD相机分辨率2456(H)×2058(V)像[7]模型及边界条件等建模。1998年,Reddy等采用素,拍摄范围300mm×250mm。结构化网格、Fluent求解器、RNGk-ε湍流模型对试验采用二维PIV测量方式,将甲板上方区域[8,9]SFS流场展开仿真计算。2000年,Polsky等采用划分为5个纵向、4个横向测量

7、面,各个截面位置如非结构网格、COBALT求解器、雷诺平均N-S及图1所示。MILES湍流模型对LHA流场进行全尺寸仿真。Z1Z2Z3Z4Z52007年,Syms[10]采用PowerFLOW求解器、lattice-Z-60-3003060Y55H1Boltzmann方法对SFS和SFS2流场开展仿真计算。110H2[11]Y2009年,Forrest等采用DES(detached-eddysim-165H3X220H4ulation)方法对SFS2流场进行仿真计算,考虑了海面大气边界层(a