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直升机与舰船耦合流场数值模拟研究
| 论文题名： | 直升机与舰船耦合流场数值模拟研究 |
| 关键词： | 直升机;机舰耦合;舰面流场;桨尖涡;数值模拟;重叠网格法;人工神经网络 |
| 摘要： | 大型舰船的飞行甲板是舰载直升机的主要操作平台，但受无规则的海风、舰船六自由度运动和上层建筑尾流等多因素影响，舰面流场实际上是极其复杂的耦合流场，再加上直升机进行起降操作时，旋翼桨尖涡与舰船尾流相互掺混，大大增加了流场的随机性和紊流度。因此，通过数值模拟的方法对舰载直升机与舰船耦合流场进行预测，有助于了解耦合流场的一般规律，对直升机的舰面起降提出合理化建议。 本文主要针对直升机与舰船的非定常耦合流场展开数值模拟研究，为了克服动量源项法的局限性并提高仿真精度，运用重叠网格法并在真实桨叶表面生成贴体网格模拟旋翼的高速转动。舰船模型采用简化护卫舰和两栖攻击舰两种舰型，在护卫舰模型上，主要研究了正顶风下单机舰面悬停、降落及舰船摇摆运动对耦合流场的影响，重点关注旋翼尾涡与机库后方回流区的耦合干扰对旋翼气动力的影响；由于两栖攻击舰的直通式甲板允许多架直升机同时作业，所以除了研究不同风向角来流对直升机的操稳性影响外，还对直升机进场及多机耦合干扰下的流场进行了讨论，通过观察流线图、涡结构、观测点流场参数变化等，对甲板流场品质及直升机操作安全性进行详细分析。最后，结合机器学习算法及已收集的CFD流场数据，建立了一套舰面流场预警系统，实时预测来流风速、风向及起降区湍流强度等气流场参数，可指导直升机的舰面安全起降作业。 |
| 作者： | 苏萁 |
| 专业： | 流体力学 |
| 导师： | 赵宁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京航空航天大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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