螺旋槳飛機超低空流場數(shù)值模擬方法研究.pdf

1、本文利用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格技術(shù)生成螺旋槳飛機含地面效應的空間網(wǎng)格。在螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面建立了滑流邊界條件，通過數(shù)值方法求解可壓縮Euler方程，研究了地面效應、螺旋槳滑流和飛機迎角對氣動力的影響，并對飛機和機翼在近地面作沉浮運動的非定常氣動力進行了數(shù)值模擬。 本文利用商業(yè)軟件Gambit對通用螺旋槳飛機外形進行了建模，通過課題組發(fā)展的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成技術(shù)，用陣面推進法生成了較高質(zhì)量的四面體網(wǎng)格。為了便于研究地面效應對飛機氣動力的影響，基于代

2、數(shù)方法實現(xiàn)了對不同地面高度進行地面附近的網(wǎng)格拓展，在地面附近采用等高度的三棱柱網(wǎng)格，并通過層狀三棱柱網(wǎng)格的彈性伸縮將該方法應用于飛機和機翼作沉浮運動的非定常流體問題，保證了非定常計算中網(wǎng)格生成的高效率。 為了解決精確模擬螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)帶來的計算量大的問題，本文在螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面建立滑流邊界條件，利用Euler方程可以準確高效的對全機氣動力進行數(shù)值模擬。流場求解中，采用格心格式的有限體積法對可壓縮非定常Euler方程作空間離散，用

3、雙時間方法進行物理時間推進，運用通量線化假設和最大特征值方法進行雅可比矩陣分裂來實現(xiàn)隱式高斯．賽德爾偽時間推進，同時采用當?shù)貢r間步長、隱式殘值光順等加速收斂措施。 通過對通用螺旋槳飛機超低空流場進行數(shù)值模擬，分別研究了地面高度、螺旋槳滑流和飛機迎角對氣動力的影響，得出了一些規(guī)律性和有工程意義的結(jié)論。數(shù)值計算結(jié)果與實驗值吻合的很好，證明了本文計算方法的可行性和正確性，并已應用于工程實踐中。 最后，本文對通用螺旋槳飛機和