槳葉結(jié)冰會(huì)嚴(yán)重破壞旋翼氣動(dòng)性能,降低直升機(jī)的操縱性和穩(wěn)定性,嚴(yán)重威脅直升機(jī)飛行安全,開展旋翼結(jié)冰機(jī)理及旋翼防/除冰相關(guān)問題的研究,具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。旋翼結(jié)冰時(shí),槳葉表面不斷堆積冰層,因?yàn)楸w粒分布不均勻,形成了結(jié)冰粗糙度。這種粗糙度微元不僅會(huì)在局部范圍內(nèi)影響有關(guān)氣動(dòng)系數(shù),也會(huì)繼續(xù)影響后續(xù)旋翼結(jié)冰特性。因此,研究結(jié)冰現(xiàn)象以及結(jié)冰粗糙度對(duì)旋翼氣動(dòng)特性的影響具有研究的必要性。鑒于此,針對(duì)旋翼結(jié)冰數(shù)值模擬和結(jié)冰粗糙度影響的相關(guān)問題,開展了考慮結(jié)冰粗糙度的旋翼結(jié)冰計(jì)算分析。主要的研究工作包括:第一章,闡述了直升機(jī)旋翼結(jié)冰以及結(jié)冰粗糙度有關(guān)問題的研究背景,綜述了直升機(jī)CFD方法、旋翼結(jié)冰數(shù)值模擬方法國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,指出了目前研究仍存在的不足之處,提出了本文的研究?jī)?nèi)容及對(duì)應(yīng)的研究方法。第二章,在網(wǎng)格生成上,發(fā)展了一套適用于旋翼非定常流場(chǎng)數(shù)值模擬的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)嵌套網(wǎng)格系統(tǒng);針對(duì)結(jié)冰粗糙度引起的槳葉外形變化,發(fā)展了基于彈簧網(wǎng)格的槳葉網(wǎng)格重構(gòu)方法;基于所建立的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)嵌套網(wǎng)格,構(gòu)建了一套考慮結(jié)冰粗糙度的翼型/旋翼非定常流場(chǎng)數(shù)值模擬方法,為旋翼結(jié)冰預(yù)測(cè)及結(jié)冰粗糙度對(duì)旋翼氣動(dòng)特性的影響提供高精度的空氣... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 飛機(jī)及旋翼結(jié)冰數(shù)值計(jì)算方法的進(jìn)展
        1.2.2 結(jié)冰表面粗糙度相關(guān)問題的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的解決方案及主要研究工作
第二章 網(wǎng)格生成與流場(chǎng)計(jì)算方法
    2.1 引言
    2.2 翼型網(wǎng)格生成方法及粗糙度生成策略
        2.2.1 翼型網(wǎng)格生成控制方程
        2.2.2 網(wǎng)格質(zhì)量源項(xiàng)修正方法
        2.2.3 粗糙度生成策略
    2.3 槳葉參數(shù)化網(wǎng)格生成方法
    2.4 運(yùn)動(dòng)嵌套網(wǎng)格方法
    2.5 旋翼流場(chǎng)計(jì)算方法
        2.5.1 流場(chǎng)控制方程
        2.5.2 湍流模型
        2.5.3 高精度空間離散方法
        2.5.4 時(shí)間離散方法
        2.5.5 邊界條件
    2.6 算例驗(yàn)證及對(duì)比
        2.6.1 翼型試驗(yàn)狀態(tài)算例驗(yàn)證
        2.6.2 模擬結(jié)冰翼型的修改后NACA23012 翼型試驗(yàn)狀態(tài)算例驗(yàn)證
        2.6.3 懸停狀態(tài)下旋翼算例驗(yàn)證
    2.7 小結(jié)
第三章 結(jié)冰旋翼的數(shù)值模擬
    3.1 引言
    3.2 水滴撞擊計(jì)算方法
        3.2.1 水滴流場(chǎng)控制方程
        3.2.2 邊界條件
        3.2.3 局部收集系數(shù)求解
    3.3 結(jié)冰計(jì)算模型
        3.3.1 質(zhì)量及能量守恒方程
        3.3.2 凍結(jié)系數(shù)的計(jì)算
        3.3.3 各項(xiàng)熱流的計(jì)算
        3.3.4 對(duì)流換熱系數(shù)的計(jì)算
        3.3.5 結(jié)冰模型的求解流程
    3.4 算例驗(yàn)證
        3.4.1 二維翼型水滴撞擊特性計(jì)算
        3.4.2 二維翼型結(jié)冰特性計(jì)算
        3.4.3 旋翼三維結(jié)冰預(yù)測(cè)方法計(jì)算結(jié)果
    3.5 小結(jié)
第四章 結(jié)冰對(duì)翼型/旋翼氣動(dòng)特性的影響分析
    4.1 引言
    4.2 旋翼結(jié)冰特性研究
    4.3 結(jié)冰對(duì)翼型氣動(dòng)特性的影響
    4.4 懸停狀態(tài)下結(jié)冰對(duì)旋翼氣動(dòng)特性的影響
    4.5 小結(jié)
第五章 結(jié)冰粗糙度對(duì)翼型/旋翼氣動(dòng)特性的影響分析
    5.1 引言
    5.2 粗糙度的不同設(shè)置
    5.3 帶有結(jié)冰粗糙度的翼型氣動(dòng)特性影響分析
    5.4 結(jié)冰粗糙度對(duì)翼型氣動(dòng)特性的參數(shù)影響分析
        5.4.1 粗糙度微元尺寸影響
        5.4.2 粗糙度微元位置影響
        5.4.3 多個(gè)粗糙度微元的影響
    5.5 結(jié)冰粗糙度對(duì)旋翼槳葉氣動(dòng)特性分析
    5.6 結(jié)冰粗糙度對(duì)翼型結(jié)冰計(jì)算的影響分析
    5.7 小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本文研究工作總結(jié)
    6.2 本文的特色及創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]旋翼槳葉結(jié)冰對(duì)直升機(jī)飛行性能的影響[J]. 徐玉貌,呂少杰,曹義華,陳瑞.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2016(02)
[2]直升機(jī)旋翼防/除冰電加熱控制律仿真[J]. 傅見平,莊偉亮,楊波,常士楠.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(09)
[3]翼型表面粗糙度對(duì)結(jié)冰的影響分析[J]. 霍西恒,常士楠.  航空工程進(jìn)展. 2012(02)
[4]直升機(jī)旋翼積冰的數(shù)值模擬[J]. 鐘國(guó),曹義華,趙明.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(03)
[5]機(jī)翼結(jié)冰過程的數(shù)值模擬[J]. 楊勝華,林貴平.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2011(02)
[6]旋翼結(jié)冰對(duì)直升機(jī)飛行動(dòng)力學(xué)特性的影響[J]. 李國(guó)知,曹義華.  航空學(xué)報(bào). 2011(02)
[7]一種適合于旋翼渦流場(chǎng)計(jì)算的非結(jié)構(gòu)自適應(yīng)嵌套網(wǎng)格方法[J]. 葉靚,招啟軍,徐國(guó)華.  空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào). 2010(03)
[8]三維復(fù)雜表面水滴撞擊特性計(jì)算[J]. 楊勝華,林貴平,申曉斌.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2010(02)
[9]翼型表面明冰的數(shù)值模擬[J]. 張強(qiáng),曹義華,胡利.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2009(01)
[10]直升機(jī)旋翼槳葉防/除冰系統(tǒng)防護(hù)范圍研究[J]. 常士楠,劉達(dá)經(jīng),袁修干.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2007(03)

博士論文
[1]直升機(jī)旋翼非定常動(dòng)態(tài)失速的CFD模擬及其主動(dòng)流動(dòng)控制研究[D]. 趙國(guó)慶.南京航空航天大學(xué) 2015
[2]飛機(jī)積冰的數(shù)值計(jì)算與積冰試驗(yàn)相似準(zhǔn)則研究[D]. 易賢.中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心 2007

碩士論文
[1]結(jié)冰風(fēng)力機(jī)葉片的空氣動(dòng)力學(xué)特性數(shù)值研究[D]. 任鵬飛.中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2014



本文編號(hào)：3037882