共轴刚性旋翼悬停状态桨叶表面压力测量试验与计算研究

针对共轴刚性模型旋翼悬停状态,开展了桨叶表面压力测量试验与数值模拟研究。试验采用微型压力传感器进行桨叶表面压力测量,不仅获得了桨叶表面压力的试验数据,同时为CFD计算方法计算桨叶表面压力提供了验证数据。计算与试验结果对比吻合度良好,验证了CFD计算方法的有效性。研究获得了共轴刚性旋翼上下旋翼桨叶表面的流动情况和压力特性,结果表明:对于上下各4片桨叶的共轴刚性旋翼,桨叶表面压力随着桨叶旋转呈周期性变化,旋转一周出现8个小周期;在上下旋翼扭矩配平的悬停状态,下旋翼桨叶大部分区域受下洗流影响,下旋翼剖面拉力低于上旋翼;在桨尖区域,下旋翼的桨距角大于上旋翼,受各自上洗流的影响,下旋翼剖面拉力高于上旋翼。

桨后自由叶轮水动力性能分析

为了探讨自由叶轮的节能效果及机理,本文采用计算流体力学方法模拟了桨后自由叶轮的水动力性能。针对选定的螺旋桨和自由叶轮建立几何模型,采用基于交界面原理的滑移网格技术对计算域进行离散,选择湍流模型进行求解。本文计算了无自由叶轮螺旋桨的水动力性能,并和实验值进行了比较,进而分析了设计进速下自由叶轮的节能效果。研究结果和实验结果均表明:自由叶轮在低进速时具有出色的节能效果。在J=0.771的设计进速时,自由叶轮推进系统的效率提高5.74%。