涵道尾桨的CFD模拟与验证.PDFVIP

维普资讯 第21卷 第 1期 航空动力学报 Vo1．21 No．1 2006年 2月 JournalofAerospacePower Feb．2006 文章编号：1000—8055(2006)01—00l906 涵道尾桨的CFD模拟与验证 于子文，曹义华 (北京航空航天大学 航空科学与工程学院，北京 100083) 摘要：采用CFD(计算流体力学)方法分析在悬停和侧飞时直升机涵道尾桨的流场与性能。在轴对称的圆柱 坐标系中，用有限容积法和SIMPLE(压力耦合方程的半隐式法)算法求解定常不可压的湍流N—S方程。在分 析中，旋转的螺桨被描绘成沿螺桨桨叶展向分布的、与本地流动参数相关的、时间平均的动量源项，通过在 N— s方程中加入此动量源项来替代螺桨对流体的作用。计算方法还包括涵道壁的阶梯型近似，原始变量的交错 网格，^一e湍流模型和涵道壁上的壁面函数法等措施。涵道尾桨的流场分析和性能预测同实验测量数据的良好 的一致性表 明，这种 CFD方法可以有效的分析涵道尾桨的具体设计问题 。 关 键 词：航空、航天推进系统；涵道尾桨；湍流流动；数值模拟；动量源项 ；壁面函数 中图分类号：V211．45 文献标识码 ：A CFD SimulationandValidationofDuctedTailRotor YU Zi—wen，CAO Yi—hua (SchoolofAeronauticalScienceandEngineering， BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing 100O83，China) Abstract：Theflow fieldandperformanceofahelicopterductedtailrotorinhoveringand sidewardflightwereanalyzedusingCFD (ComputationalFluidDynamic)technique．Atfirstthe generalgoverningequationsofturbulentflow aroundductedtailrotorsweresetup，andthendi— rectlysolvedbyfinitevolumeapproachandSIMPLE (SemiImplicitMethodforPressure—Iinked Equations)approachinanaxisymmetriccoordinatesystem．Thespinningfanwasrepresentedas time—a·veragedmomentum sourcetermsdistributedalongthespanofthefanwithfunctionalrela—— tionship tOthelocalflow conditionsinN—S equations．Thecalculationmethodalso included a stair—steprepresentationoftheshroud，staggeredgridsystem ，thek-eturbulencemodelandwall functionmethodon theshroud．Thecalculatedresultsofflow fieldandperformancecorrelation show goodagreementwiththemeasureddata．Therefore，itisconcludedthatthenumericalsimu— lationtechnique