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原文传递基于桨尖质量射流的直升机旋翼气动干扰控制方法

专利名称：	基于桨尖质量射流的直升机旋翼气动干扰控制方法
摘要：	本发明提供了一种基于桨尖质量射流的直升机旋翼气动干扰控制方法，包括：读取旋翼及桨叶的构型参数和飞行参数，建立基于CFD技术和射流边界条件的旋翼桨尖涡流场高精度模拟及射流控制模拟的求解器；在给定的飞行状态下，在不施加质量射流控制的前提下计算旋翼桨叶在不同方位角处桨尖涡的涡核特性参数；在旋翼桨尖选定质量射流口的位置和方向，给定空气质量射流的射流速度及射流方式；基于给定的射流方案，在给定的飞行状态下再次对旋翼桨叶在不同方位角处桨尖涡的涡核特性参数进行计算；变换射流速度和方式，计算不同射流方案下不同方位角处旋翼桨尖涡的涡核特性，得到其随射流方案的演变规律；将施加控制后得到的桨尖涡演变特性与施加控制前的结果进行对比，得到涡核旋转速度降到最低的控制方式。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京航空航天大学
发明人：	叶舟;展凤江;徐国华
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-30T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201811647844.X
公开号：	CN109747818A
代理机构：	南京理工大学专利中心
代理人：	朱宝庆
分类号：	B64C27/46(2006.01);B;B64;B64C;B64C27
申请人地址：	210000 江苏省南京市御道街29号
主权项：	1.一种基于桨尖质量射流的直升机旋翼气动干扰控制方法，其特征在于，包括：步骤1，读取旋翼及桨叶的构型参数和飞行参数，建立基于CFD技术和射流边界条件的旋翼桨尖涡流场高精度模拟及射流控制模拟的求解器；步骤2，在给定的飞行状态下，在不施加质量射流控制的前提下计算旋翼桨叶在不同方位角处桨尖涡的涡核特性参数；步骤3，在旋翼桨尖选定质量射流口的位置和方向，同时给定空气质量射流的射流速度及射流方式；步骤4，基于给定的射流方案，在给定的飞行状态下再次对旋翼桨叶在不同方位角处桨尖涡的涡核特性参数进行计算，射流方案包括射流位置、射流方向、射流速度和射流方式；步骤5，变换射流速度和方式，计算不同射流方案下不同方位角处旋翼桨尖涡的涡核特性，得到其随射流方案的演变规律；步骤6，将施加控制后得到的桨尖涡演变特性与施加控制前的结果进行对比，得到涡核旋转速度降到最低的控制方式。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括步骤7，基于最优控制方式进行旋翼桨尖涡流场的数值模拟，得到在该控制方式下的最佳射流速度及角度。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中的CFD方法的控制方程为：式中，V为控制体的体积，是守恒变量，表示对流通量，表示粘性通量；步骤1中的射流边界条件为：射流口的速度为桨叶旋转速度与射流速度的矢量和：射流口的密度、压强和总能均由与射流面相近的内部流场单元的守恒变量插值得到。 4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1的具体过程为：步骤S101，根据旋翼的飞行状态、桨叶片数，桨叶的展弦比、翼型配置和根切参数，划分C-O型桨叶贴体网格和笛卡尔型背景网格；步骤S102，根据质量射流的模拟要求，对射流口附近的网格进行加密，同时对背景上桨叶网格及射流口相对应的部位进行加密；步骤S103，将旋翼的构型配置参数及桨叶网格和背景网格导入数值求解器，进行运动匹配性测试；步骤S104，桨叶网格和背景网格流场初始化；步骤S105，进行桨叶网格的坐标变换模拟桨叶旋转；步骤S106，在新的方位角下进行桨叶和背景网格的运动嵌套计算；步骤S107，重复步骤S105～步骤S106至指定的旋转圈数或收敛条件。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中的不同方位角处桨尖涡的涡核特性参数，包括涡核半径、涡核旋转速度、涡核强度和涡核径向位置。 6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中的射流方式，包括定常射流和非定常射流，其中非定常射流包含线性控制和方波控制两种类型。
所属类别：	发明专利