某型三叶螺旋桨的气动特性数值模拟及试验

以某型三叶螺旋桨为研究对象,基于RANS(Reynolds-averaged Naiver-Stokes)方程和SST(Shear Stress Transport)湍流模型的多重参考坐标系MRF(Multiple Reference Frames)方法对该三叶螺旋桨进行准定常数值模拟和性能计算。通过与试验结果对比,对三叶螺旋桨不同转速下的静态拉力、扭矩和效率进行了验证分析,得到拉力偏差值在2%左右,扭矩偏差值在10%左右。经过比较发现,计算结果与试验结果吻合良好,可为通航飞机螺旋桨的模拟和设计提供参考。

船用三叶涵道螺旋桨气动特性的数值模拟与分析

为研究某型在研应急救援气垫船上搭载的三叶涵道螺旋桨的气动特性,基于滑移网格方法建立涵道螺旋桨流场数值预报模型。设计3套不同疏密程度的非结构与结构混合网格方案进行不确定度分析,将NASA涵道螺旋桨的数值计算结果与实验数据进行比较,验证本文建立的数值模型具有较好的可靠性和准确性。基于建立的数值模型,分别计算了孤立螺旋桨和涵道螺旋桨在不同转速下的复杂流动。结果表明,相同转速下,涵道螺旋桨总推力系数较孤立螺旋桨增加10%,工作效率提高25%;涵道扩大了螺旋桨前部低压区的分布范围;涵道壁改变了螺旋桨桨尖流线特性,抑制了桨尖涡的形成,减少了能量损失;该型螺旋桨孤立状态下静推力为470 N,不能满足该型气垫船设计要求,加上涵道后其静推力为516 N,航行状态下推力为327 N,均能满足设计要求。

某型三叶螺旋桨的设计及性能试验

根据飞行速度、需用拉力、螺旋桨转速等参数,设计了某型飞机的三叶螺旋桨,获得了弦长和桨叶角沿着径向的分布.制造了三叶复合材料螺旋桨(直径为1.75m),在螺旋桨试验台上测试了不同转速下螺旋桨的拉力.为了获得螺旋桨的动态性能,制造了螺旋桨的缩比模型(直径为0.96m),在西北工业大学NF-3风洞的三元试验段测试了螺旋桨的气动性能数据,包括:拉力、扭矩、功率、效率.结果表明:螺旋桨最大效率为85.63%,所设计的三叶复合材料螺旋桨适用于螺旋桨需用功率为70kW左右的发动机(比如Rotax912),提出的螺旋桨设计方法具有较好的应用价值.

动网格方法在螺旋桨非定常轴承力数值计算中的应用

为了探究螺旋桨轴承力的非定常变化特性,研究了动网格(DM)方法在螺旋桨非定常轴承力(UBF)数值计算中的适用性问题。首先,通过3套不同质量网格的数值计算比较,进行网格无关性检验,选出合适的计算网格。进一步采用所选网格DM数值模拟,并将结果与滑移网格(SM)方法、势流(PM)方法及试验方法得到的结果进行对比。分析结果显示了DM方法得到的螺旋桨UBF结果与SM方法以及试验的结果吻合较好,且优于PM方法。同时,DM方法与SM方法得到的流场分布也几乎一致。研究表明:DM方法应用于螺旋桨UBF数值计算是可行的。