翼上螺旋桨构型耦合气动特性及翼型优化设计

论文摘要

针对半环形式翼上螺旋桨构型,研究了螺旋桨-机翼耦合流场特性,并以短距起降（STOL）状态最优升阻特性为目标对机翼翼型进行全局优化。首先,针对螺旋桨-气动面耦合构型,通过动量源法与真实桨叶模型CFD的计算对比,分析动量源法用于该构型设计分析的可行性。其次,为得到有利于桨-翼耦合特征的新翼型,建立了翼上螺旋桨构型自由型面变形（FFD）参数化模型,采用遗传算法对翼上螺旋桨构型机翼翼型进行全局寻优设计,分析了优化翼型参数及流场变化规律。最后,将优化翼型用于三维半环形机翼,分析其流场特性与二维计算结果的异同,验证二维翼型优化的有效性。结果表明:真实桨叶多重参考系（MRF）方法不能准确计算翼上螺旋桨构型下的流场结构,而动量源法计算结果与真实桨叶滑移网格非定常方法较为吻合;采用二维动量源CFD方法进行翼型的遗传算法优化是有效的,受半涵道的保护,二维优化翼型的优势在三维构型中得到了有效继承;翼上螺旋桨构型的翼型优化应当着重关注翼面曲率变化,在本文计算状态下,通过增加桨盘附近翼面曲率、保持附着流动来加强Coanda效应,有效实现了气动增升,优化后机翼升力提高了22.51%,显著减弱桨盘后高压区并产生二次吸力峰值,同时保持了机翼负阻力特性。

论文目录

• 1 数值模拟方法
•   1.1 涵道螺旋桨计算与试验验证
•   1.2 半涵道模型
•   1.3 半环形机翼模型
• 2 OTWP构型翼型优化
•   2.1 基准OTWP二维构型及其参数化
•   2.2 优化方法
•   2.3 优化结果
• 3 三维CW优化构型
•   3.1 CW构型气动特性
•   3.2 优化构型流场特性
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 范中允,周洲,祝小平,郭佳豪

关键词: 螺旋桨,机翼,翼型,垂直,短距起降,空气动力学,半涵道机翼

来源: 航空学报 2019年08期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,基础科学

专业: 力学,航空航天科学与工程

单位: 西北工业大学航空学院,西北工业大学无人机特种技术重点实验室

基金: 民机专项(MJ-2015-F-009),装备预研项目(41411020401),陕西省重点研发计划(2018ZDCXL-GY-03-04),大院大所创新计划(TC2018DYDS24)~~

分类号: V211.44

页码: 78-92

总页数: 15

文件大小: 987K

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