低雷諾數(shù)下螺旋槳翼型非定常氣動(dòng)性能的比較

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1、總第170期2012年第1期直升機(jī)技術(shù)HELICOPTERTECHNIQUETotalNo．170No．12012文章編號(hào)：1673—1220(2012)01-016．．04低雷諾數(shù)下螺旋槳翼型非定常氣動(dòng)性能的比較程鈺鋒，李國(guó)強(qiáng)，聶萬(wàn)勝(裝備指揮技術(shù)學(xué)院，北京101416)摘要為得到適用于平流層螺旋槳槳葉葉素的翼型，采用數(shù)值方法，通過(guò)改變氣流速度和攻角，比較研究了低雷諾數(shù)下8種典型翼型的非定常氣動(dòng)性能。結(jié)果顯示，大攻角工況下翼型容易發(fā)生流動(dòng)分離現(xiàn)象，翼型吸力面的分離越嚴(yán)重，氣動(dòng)力的振蕩幅度越大。通過(guò)比較不同攻角和不同速度下翼型的升阻比大小和氣動(dòng)穩(wěn)定性得出，SD80

2、00一PT翼型具有較高的升阻比和較穩(wěn)定的氣動(dòng)力，適合作為螺旋槳的翼型。關(guān)鍵詞低雷諾數(shù)；螺旋槳葉素；流動(dòng)分離；非定常氣動(dòng)性能中圖分類號(hào)：V211．52文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AComparisonStudyofthePropellerAerofoilUnsteadyAerodynamicCharacteristicsinLowRenaultNumberCHENGYufeng，LIGuoqiang，NIEWansheng(TheAcademyofEquipmentCommand＆Technology，Beijing101416，China)AbstractThispaperwas

3、aimingtofindanairfoilsuitforstratospherepropelleraerofoil．Thean—steadyaerodynamicscharacteristicsofeighttypicalairfoilswerenumericalcomparisonstudyatlowRenaultNumberconditionthroughchangethevelocityandattackangleofcompoundairflow．Theresuhshowedthatflowseparationwouldbecomemoreacutelyi

4、ftheattackangleincreasedandaero-dynamicofairfoilwouldbecomeinstabilityifflowseparationprickup．Theliftdragratioandaero-dynamicstabilityofdifferentairfoilswerecomparativestudiedindifferentattackangleanddifferentMa，anditcouldbeseeingthattheliftdragratioofSD8000一PTairfoilwaishighandaerody

5、namicwasmoresteadybetweentheeighttypicalairfoilsstudiedinthispaper，SOitwasmoresuitableforscrewpropellerairfoil．KeywordslowRenaultNumber；propelleraerofoil；flowseparation；unsteadyaerodynamicchar-acteristic0引言螺旋槳的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，氣流相對(duì)于葉素的實(shí)際合成速度和攻角是隨著槳徑的變化而變化的，不同槳徑處的葉素面臨氣流速度和攻角都是不同的，因此要求旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的翼型葉素必須在

6、盡量大的速度范收稿日期：2011-08-30作者簡(jiǎn)介：程鈺鋒(1985一)，男，江西鄱陽(yáng)人，博士研究生，主要研究方向?yàn)橄冗M(jìn)流動(dòng)控制技術(shù)。2012年第1期程鈺鋒，李國(guó)強(qiáng)，聶萬(wàn)勝：低雷諾數(shù)下螺旋槳翼型非定常氣動(dòng)性能的比較‘17·圍和攻角范圍內(nèi)都有較高的升阻比和較穩(wěn)定的氣動(dòng)力?。影響葉素氣動(dòng)力的重要因素是吸力面的系帶分離現(xiàn)象心J，平流層螺旋槳因其所處的低壓低密度環(huán)境，葉素的雷諾數(shù)較低，更容易發(fā)生氣流分離現(xiàn)象。因此，選擇一個(gè)不易發(fā)生分離的翼型是高空螺旋槳槳葉設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。本文通過(guò)求解N—S方程，SST(Shear—StressTransport)k—ct)兩方程湍流模型。比

7、較研究了AH79—100一A、Eppler387等8種典型翼型在高、低馬赫數(shù)和大、小攻角工況下的非定常氣動(dòng)性能。通過(guò)比較低雷諾數(shù)下不同工況中各翼型的升阻比大小和氣動(dòng)穩(wěn)定性，得出了適合用于臨近空間螺旋槳等旋轉(zhuǎn)槳葉葉素的翼型。本文的工作可為螺旋槳的設(shè)計(jì)提供參考。l數(shù)學(xué)模型1．1控制方程N(yùn)—S方程可以寫成如下形式：分辨率的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的數(shù)值穩(wěn)定性和較高的間斷分辨率，其基本思想是認(rèn)為對(duì)流波的傳播與聲波的傳播是物理上不同的過(guò)程，前者與特征速度“線性關(guān)系，后者與特征速度u+a和“一a有非線性關(guān)系，將無(wú)粘通量分解為對(duì)流通量和壓力通量。詳見(jiàn)文獻(xiàn)[4，5]。圖1耦合算法流程圖立u

8、+島+旦】