Влияние расчетной сетки при математическом моделировании натекания дозвукового потока на профиль перспективной лопатки с отклоняемой задней кромкой в трехмерной постановке

Авиационная и ракетно-космическая техника

Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

2017. Т. 24. № 4. С. 110-121.

Авторы

Ша М. *, Агульник А. Б. **, Яковлев А. А. ***

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, Москва, A-80, ГСП-3, 125993, Россия

*e-mail: zxn661029@163.com
**e-mail: agulnik201@mail.ru
***e-mail: tempero.m@gmail.com

Аннотация

В настоящее время существует проблема исследования натекания дозвуковых потоков на профили крыла большого удлинения. Для расширения диапазона применимости данных профилей возможно использование лопаток с отклоняемыми поверхностями для различных режимов работы. Подобную задачу можно распространить как на лопатки ветрогенераторов, так и на профили крыла летательного аппарата.

Рассматриваются результаты математического моделирования натекания дозвукового потока на единичный профиль перспективной лопатки с отклоняемой задней кромкой в трехмерной постановке. Для решения задачи использовались программные комплексы Ansys, для построения расчетных сеток использовалась сетка-построитель ICEM, для проведения расчетов использовался программный комплекс Fluent. По полученным результатам построены графические зависимости аэродинамического качества, а также аэродинамических коэффициентов Суа и Сха от угла атаки α . Проведены оценка влияния расчетной сетки, сравнение полученных результатов с результатами экспериментальных продувок и численных экспериментов других авторов. Полученные результаты можно применить не только при расчете лопаточных машин с отклоняемой задней кромкой, но и при расчете крыла самолета, несущего винта вертолета и при решении других сходных задач.

Ключевые слова:

сравнение, Ansys, ICEM, Fluent, гибридная и структурированная сетки, аэродинамические коэффициенты Суа и Сха, аэродинамическое качество, отклоняемая задняя кромка

Библиографический список

  1. Артамонов Б.Л., Мойзых Е.И., Ивчин В.А. Моделирование кинематики управления лопастями шарнирного несущего винта вертолёта // Вестник Московского авиационного института. 2010. Т. 17. № 4. С. 5-16.

  2. Баскин В.Э., Вильдгрубе Л.С., Вождаев Е.С., Майкапар Г.И. Теория несущего винта / Под ред. А.К. Мартынова. – М.: Машиностроение, 1973.– 364 с.

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

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

  5. Leishman J.G. Principles of Helicopter Aerodynamics. – New York: Cambridge University Press, 2006. – 864 p.

  6. Вершков В.А., Воронич И.В., Вышинский В.В. Методические особенности численного моделирования в рамках сеточных методов поля течения около несущего винта на режиме висения с учетом вихревой структуры // Труды МАИ. 2015. № 82. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=58628

  7. 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.

  8. 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 // Труды МАИ. 2010. № 38. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=14148

  9. Hariharan N., Sankar L. A Review of Computational Techniques for Rotor Wake Modeling // AIAA Paper. 2000. Vol. 114.

  10. Boelens O.J., van der Ven H., Oskam B. and Hassan A.A. Accurate and Efficient Vortex-Capturing for a Helicopter Rotor in Hover // 26th European Rotorcraft Forum, The Hague, the Netherlands, September 26-29, 2000, 32 p.

  11. Steijl R., Barakos G., Badcock K. A framework for CFD analysis of helicopter rotors in hover and forward flight // International Journal for Numerical Methods in Fluids. 2006. Vol. 51. Issue 8, pp. 819-847.

  12. Im Dong-Kyun, Wie Seong-Yong, Kim Eugene, Kwon Jang-Hyuk, Lee Duck-Joo, Chung Ki-Hoon, Kim Seung-Bum. Aerodynamic Analysis of Rotor Blades using Overset Grid with Parallel Computation // Parallel Computational Fluid Dynamics 2008. Conference proceedings. Vol. 74, pp. 101-110.

  13. Игнаткин Ю.М., Константинов С.Г. Исследование аэродинамических характеристик профиля и законцовок лопасти несущего винта вертолета методами CFD // Труды МАИ. 2012. № 57. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=30874

  14. Игнаткин Ю.М., Константинов С.Г. Исследование аэродинамических характеристик несущего винта URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=30875

  15. Yu Yong, Zhang Junming, Jiang Liantian. Introductory and advanced course of FLUENT. – Beijing: Beijing Institute of Technology Press, 2008. – 292 p.

  16. Doerffer P., Szulc O. Numerical simulation of model helicopter rotor in hover // Task Quarterly. 2008. Vol. 12. Nо. 3, pp. 227-236.

  17. Козелков О.А. Математическое моделирование многоэтапных технологических процессов // Вестник Московского авиационного института. 2014. Т. 21. № 2. С. 175-180.

  18. Menter F.R. Zonal Two Equation k-ω Turbulence Models for Aerodynamic Flows // AIAA Paper. 1993, 2906. 22 p.

  19. Волков К.Н., Емельянов В.Н. Течение и теплообмен в каналах и вращающихся полостях. – М.: Физмалит, 2010. – 488 с.

  20. Wood W.A., Eberhardt S. Dual-Code Solution Strategy for Chemically-Reacting Hypersonic Flows // AIAA Paper. 1995, 0158. 16 p.

  21. Widhopf G.F., Wang J.C.T. A TVD Finite-Volume Technique for Nonequilibrium Chemically Reacting Flows // AIAA Paper. 1988. № 2711.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2017