高空長航時無人機螺旋槳氣動設計,對全機綜合性能具有重要影響。但時,現有的螺旋槳設計,存在高速性能欠佳,飛行速度在偏離設計點時氣動效率下降很快的問題,使得定距螺旋槳推進系統難以滿足高空長航時無人機快速爬升和快速機動的設計要求。針對這一問題,本文將槳葉后掠的設計思想應用于螺旋槳槳葉氣動設計,使得高空長航時無人機既能夠低速巡航,又能夠以較快速度進行機動和爬升。論文完成的研究工作主要包括如下幾個方面:首先,發(fā)展了槳葉后掠螺旋槳的幾何建模和參數化方法。本文提出了在保證槳葉表面積不變的前提下,分別從無后掠槳葉展長一半處將槳葉積疊線沿著葉素扭轉角方向后掠的建模方法。這種建模方法能夠保證槳葉在后掠的過程中不發(fā)生彎曲,避免了槳葉表面積不同以及槳葉彎曲對結果的影響。同時,為了尋找最優(yōu)后掠角度,發(fā)展了槳葉后掠的參數化研究方法。按照上述方法生成了5個不同后掠角度的槳葉,為保證槳尖壓縮性相同,要求5個不同后掠角度的槳葉具有相同的槳尖馬赫數,并以此為條件確定各個螺旋槳的轉速。其次,發(fā)展了針對槳葉后掠螺旋槳黏性繞流的CFD（Computational Fluid Dynamics）數值模擬方法。為驗證后掠槳葉減弱槳... 

【文章來源】：南昌航空大學江西省

【文章頁數】：64 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內外研究現狀
        1.2.1 太陽能高空長航時無人機研究現狀
        1.2.2 氫動力高空長航時無人機研究現狀
        1.2.3 常規(guī)動力高空長航時無人機研究現狀
        1.2.4 高空螺旋槳研究現狀
    1.3 主要工作內容
    1.4 章節(jié)安排
第2章 槳葉物理模型介紹
    2.1 螺旋槳基本概念介紹
        2.1.1 螺旋槳幾何特性介紹
        2.1.2 螺旋槳運動特性介紹
    2.2 無后掠槳葉建模說明
    2.3 后掠槳葉設計方法
    2.4 后掠螺旋槳半徑及轉速確定方法
    2.5 本章小結
第3章 數值模擬方案的確定
    3.1 基本控制方程及湍流模型
        3.1.1 基本控制方程
        3.1.2 湍流模型
        3.1.3 湍流模型的確定
    3.2 運動參考系方法
        3.2.1 運動參考系下的控制方程
        3.2.2 單運動參考系方法
        3.2.3 多運動參考系方法
        3.2.4 滑移網格方法
    3.3 離散網格分類及選取
        3.3.1 結構網格方案
        3.3.2 非結構網格方案
        3.3.3 網格類型的確定
    3.4 數值方法網格無關性驗證及結果校核
        3.4.1 網格無關性驗證
        3.4.2 計算結果校核
    3.5 本章小結
第4章 槳葉計算結果及分析
    4.1 無后掠槳葉螺旋槳氣動性能分析
    4.2 后掠槳葉螺旋槳計算結果及分析
    4.3 本章小結
第5章 結論與展望
    5.1 本文研究結論
    5.2 未來研究展望
參考文獻
發(fā)表論文和參加科研情況說明
    一、攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文
    二、攻讀碩士學位期間的基金項目
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]我國首款大型太陽能無人機完成兩萬米高空飛行[J]. 苑軒.  中國航天. 2017(07)
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[3]臨近空間超長航時太陽能無人機發(fā)展及關鍵技術[J]. 陶于金.  航空制造技術. 2016(18)
[4]低雷諾數分布式螺旋槳滑流氣動影響[J]. 王科雷,祝小平,周洲,王紅波.  航空學報. 2016(09)
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[6]低雷諾數下翼型分離流動抽吸控制優(yōu)化[J]. 張旺龍,譚俊杰,陳志華,任登鳳.  空氣動力學學報. 2015(06)
[7]太陽能/氫能無人機總體設計與能源管理策略研究[J]. 劉莉,杜孟堯,張曉輝,張超,徐廣通,王正平.  航空學報. 2016(01)
[8]低雷諾數翼型蒙皮主動振動氣動特性及流場結構數值研究[J]. 劉強,劉周,白鵬,李鋒.  力學學報. 2016(02)
[9]一種推進式螺旋槳無人機滑流效應影響研究[J]. 陳廣強,白鵬,詹慧玲,紀楚群.  空氣動力學學報. 2015(04)
[10]平流層螺旋槳多工況等離子體增效控制方案研究[J]. 李國強,周思引,倪章松,車學科.  航空計算技術. 2014(02)

博士論文
[1]太陽能/氫能混合動力小型無人機總體設計[D]. 李延平.北京理工大學 2014

碩士論文
[1]平流層飛艇高效螺旋槳設計與試驗研究[D]. 聶營.中國科學院研究生院（空間科學與應用研究中心） 2008



本文編號：3021925