Методические особенности численного моделирования в рамках сеточных методов поля течения около несущего винта на режиме висения с учетом вихревой структуры

Аэродинамика


Авторы

Вершков В. А.1*, Воронич И. В.2**, Вышинский В. В.3***

1. Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ), ул. Жуковского, 1, Жуковский, Московская область, 140180, Россия
2. Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Российской академии наук Федерального исследовательского центра «Информатика и управление» Российской академии наук, Вавилова ул., 40, Москва, 119333, Россия
3. Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), МФТИ, Институтский пер., 9, Долгопрудный, Московская облаcть, 141701, Россия

*e-mail: vershkov.va@gmail.com
**e-mail: i.voronich@yandex.ru
***e-mail: vyshinsky@falt.ru

Аннотация

В работе рассмотрена методика численного расчета обтекания несущего винта на режиме висения в рамках комплекса Numeca FINE/Turbo. Для ее валидации использованы данные тестовых экспериментов Карадонны-Танга для жесткого двухлопастного винта. На основе обзора работ сделана попытка систематизации факторов, определяющих точность и возможности аналогичных методик. В расчетах использовались генерируемые в полуавтоматическом режиме структурированные многоблочные расчетные сетки, адаптированные в пограничном слое и в области вихревой системы. Для оценки индустриальной пригодности методик предложен критерий, основанный на погрешности поверхностных распределений коэффициента давления. Полученные численные результаты удовлетворительно соответствуют экспериментальным данным.

Ключевые слова

несущий винт, аэродинамические характеристики, численное моделирование, Numeca FINE/Turbo

Библиографический список

  1. Теория несущего винта / Под ред. А.К. Мартынова. — М.: Машиностроение, 1973. −364 с.

  2. Джонсон У. Теория вертолета. Т.1, 2. — М.: Мир, 1983.- 503 с., — 529 с.

  3. Белоцерковский С.М., Локтев Б.Е., Ништ М.И. Исследование на ЭВМ аэродинамических и аэроупругих характеристик винтов вертолетов. — М.: Машиностроение, 1992. — 218с.

  4. Leishman J.G. Principles of Helicopter Aerodynamics 2nd Edition. New York: Cambridge University Press, 2008.

  5. Игнаткин Ю.М., Макеев П.В., Гревцов Б.С., Шомов А.И. Нелинейная лопастная вихревая теория винта и ее приложения для расчета аэродинамических характеристик несущих и рулевых винтов вертолета // Вестник Московского авиационного института. 2009. Т. 16. № 5. С. 24-31.

  6. Головкин В.А., Миргазов Р.М. Метод расчета аэродинамических характеристик крыла и несущего винта на основе обратной процедуры использования «гипотезы плоских сечений» // Научный вестник МГТУ ГА. 2010. № 154. С. 34-41.

  7. Игнаткин Ю.М., Макеев П.В., Шомов А.И. Программный комплекс для расчета аэродинамических характеристик несущих и рулевых винтов вертолетов на базе нелинейной лопастной вихревой теории // Электронный журнал «Труды МАИ», 2010, выпуск № 38: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=14148 (дата публикации 23.06.2010).

  8. Головкин М.А., Кочиш С.И., Крицкий Б.С. Методика расчета аэродинамических характеристик комбинированной несущей системы летательного аппарата // Электронный журнал «Труды МАИ», 2012, выпуск № 55: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=30023 (дата публикации 16.05.2012).

  9. Ramachandran K., Tung C., Caradonna F.X. Rotor Hover Performance Prediction Using A Free Wake Computational Fluid Dynamics Method // Journal of Aircraft. 1989. Vol. 26. No. 12. P. 1105-1110.

  10. Hariharan N., Sankar L. A Review of Computational Techniques for Rotor Wake Modeling // AIAA Paper 2000-0114.

  11. Boelens O.J., van der Ven H., Oskam B. and Hassan A.A. Accurate and Efficient Vortex-Capturing for a Helicopter Rotor in Hover // NLR-TP-2000-420.

  12. Steijl R., Barakos G., Badcock K. A Framework for CFD Analysis of Helicopter Rotors in Hover and Forward Flight // Int. Journal for Numerical Methods in Fluids. 2006. V. 51. P. 819-847.

  13. Dong-Kyun Im, Seong-Yong Wie, Kim Eugene et al. Aerodynamic Analysis of Rotor Blades using Overset Grid with Parallel Computation // Lecture Notes in Computational Science and Engineering. V. 74. Parallel CFD 2008. P. 101-110.

  14. Doerffer P., Szulc O. Numerical Simulation of Model Helicopter Rotor in Hover // TASK Quarterly. 2008. V. 12. N 3. P. 227-236.

  15. Игнаткин Ю.М., Константинов С.Г. Исследование аэродинамических характеристик профиля и законцовок лопасти несущего винта вертолета методами CFD // Электронный журнал «Труды МАИ», 2012, выпуск 57: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=30874 (дата публикации 30.06.2012).

  16. Игнаткин Ю.М., Константинов С.Г. Исследование аэродинамических характеристик несущего винта вертолета методом CFD // Электронный журнал «Труды МАИ», 2012, выпуск № 57: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=30875 (дата публикации 30.06.2012).

  17. Caradonna F.X., Tung C. Experimental and Analytical Studies of a Model Helicopter Rotor in Hover // NASA TM 81232. 1981. 60 p.

  18. Kocurek J.D., Tangler J.L. A Prescribed Wake Lifting Surface Hover Performance Analysis // 32nd Annual National Forum of the American Helicopter Society. 1976. Preprint 1001.

  19. Garcia A.J., Barakos G.N. Hover Predictions on the S-76 Rotor using HMB2 // 53rd AIAA Aerospace Sciences Meeting. 2015.

  20. Hirsch Ch. Numerical Computation of Internal and External Flows. Vol. 1, 2. John Wiley & Sons, 1994.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход