為了提高艦載直升機(jī)的起降安全性,基于CFD方法對LHA艦船進(jìn)行了數(shù)值模擬。分析了0°風(fēng)向角下的甲板流場特征,在此基礎(chǔ)上開展艦船流動控制對直升機(jī)著艦域流場的影響研究。結(jié)果表明:艦船的艦艏和艦島后方存在著明顯的氣流分離區(qū),尤其是艦島后方各種渦系相互摻混加大了湍流強(qiáng)度,對直升機(jī)著艦飛行不利;無側(cè)風(fēng)情況下,安裝斜板和鋸形擋板控制裝置能夠有效降低著艦域氣流分離和渦的能量等級,而導(dǎo)流板裝置控制效果則不明顯;艦島斜板裝置導(dǎo)致其后方回流區(qū)尺寸減小,但下洗氣流顯著增加,從而降低直升機(jī)旋翼槳葉翼型截面的有效迎角,而鋸形擋板裝置總體控制效果相對較好。 

【文章來源】：飛行力學(xué). 2019,37(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

LHA艦船模型Fig．1LHAshipmodel

隳Ｐ臀???寸1∶48縮比模型，并忽略了船體中的無線電桅桿、雷達(dá)天線等較小特征。LHA艦船模型如圖1所示。為了保證數(shù)值模擬的求解精度和船體周圍流體充分發(fā)展，整個計(jì)算域設(shè)置為10L×8L×8L(L為艦船的特征長度)的長方體，以保證3個方向的截面均滿足阻塞率不大于3%的要求［13］。計(jì)算域采用切割體網(wǎng)格進(jìn)行劃分，并對艦船周圍區(qū)域、艦島后方區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格加密設(shè)置，網(wǎng)格總數(shù)約為160萬。LHA艦船網(wǎng)格劃分如圖2所示。圖1LHA艦船模型Fig．1LHAshipmodel圖2LHA艦船網(wǎng)格劃分示意圖Fig．2SchematicdiagramofmeshgenerationforLHAship1.2邊界條件和湍流模型在數(shù)值模擬計(jì)算中，將0°風(fēng)向角時計(jì)算域來流入口設(shè)置為速度入口邊界條件，與入口相對應(yīng)的出口面設(shè)置為壓力出口邊界條件。海平面與艦船表面采用無滑移壁面條件，其余表面均設(shè)置為速度入口。湍流模型采用k-ω模型，以提高對艦船流場的捕捉精度。同時，為了滿足CFL準(zhǔn)則，基于來流速度和最小網(wǎng)格尺寸設(shè)置時間步長。1.3算例驗(yàn)證為了驗(yàn)證數(shù)值計(jì)算方法的準(zhǔn)確性，本文針對LHA艦船縮比模型進(jìn)行計(jì)算，并與文獻(xiàn)［14］中的風(fēng)洞試驗(yàn)和計(jì)算模擬結(jié)果進(jìn)行對比。在該數(shù)值模擬中，坐標(biāo)原點(diǎn)位于甲板中心線最前端，x方向沿縱向由艦艏指向船艉，y方向沿橫向由左舷指向右舷。來流速度為6.858m/s，時間步長取0.001s。求解時間設(shè)置為2.5s，以保證流體至少流過2.5倍的船長。圖3為LHA艦船模型著艦點(diǎn)位置分布圖，在飛行甲板著艦點(diǎn)2，4，7，8上方設(shè)置4個截面。圖3LHA艦船模型著艦點(diǎn)分布圖Fig．3Distributionoflandingpointsof

設(shè)置時間步長。1.3算例驗(yàn)證為了驗(yàn)證數(shù)值計(jì)算方法的準(zhǔn)確性，本文針對LHA艦船縮比模型進(jìn)行計(jì)算，并與文獻(xiàn)［14］中的風(fēng)洞試驗(yàn)和計(jì)算模擬結(jié)果進(jìn)行對比。在該數(shù)值模擬中，坐標(biāo)原點(diǎn)位于甲板中心線最前端，x方向沿縱向由艦艏指向船艉，y方向沿橫向由左舷指向右舷。來流速度為6.858m/s，時間步長取0.001s。求解時間設(shè)置為2.5s，以保證流體至少流過2.5倍的船長。圖3為LHA艦船模型著艦點(diǎn)位置分布圖，在飛行甲板著艦點(diǎn)2，4，7，8上方設(shè)置4個截面。圖3LHA艦船模型著艦點(diǎn)分布圖Fig．3DistributionoflandingpointsofLHAshipmodel4個截面中，在距離艦船甲板上方0.13m(5.206in)處設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，以監(jiān)測甲板上方z方向的第5期陳華健，等．艦船流動控制對直升機(jī)著艦流場的影響研究52

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[5]上層建筑形式及布局對艦船空氣流場的影響[J]. 洪偉宏,姜治芳,王濤.  中國艦船研究. 2009(02)

碩士論文
[1]艦船艉流場的控制及對直升機(jī)著艦飛行的影響研究[D]. 徐逸.南京航空航天大學(xué) 2018
[2]艦尾飛行甲板流場特性及流動控制研究[D]. 陸偉.南京航空航天大學(xué) 2014



本文編號：3280213