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共轴对转螺旋桨气动与噪声特性研究进展
1
作者 刘沛清 吕昌昊 +3 位作者 胡天翔 屈秋林 耿欣 孙韬 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2023年第10期100-125,I0002,共27页
共轴对转螺旋桨由于拉力大、气动效率高而备受人们的关注。本文从共轴对转螺旋桨的试验研究、气动性能评估、气动模拟、气动噪声预测、气动噪声优化设计等方面进行了综述。首先,总结了目前国内外在共轴对转螺旋桨气动及噪声方面的试验成... 共轴对转螺旋桨由于拉力大、气动效率高而备受人们的关注。本文从共轴对转螺旋桨的试验研究、气动性能评估、气动模拟、气动噪声预测、气动噪声优化设计等方面进行了综述。首先,总结了目前国内外在共轴对转螺旋桨气动及噪声方面的试验成果;随后,介绍了共轴对转螺旋桨气动力计算的工程方法,并详细阐述了北京航空航天大学陆士嘉实验室提出的共轴对转螺旋桨气动力评估的片条理论发展与参数选择;然后,介绍了共轴对转螺旋桨数值模拟方法,并针对共轴对转螺旋桨气动噪声预测的频域方法和时域方法进行了论述;最后,介绍了目前共轴对转螺旋桨气动噪声优化设计的研究成果。 展开更多
关键词 共轴对转螺旋桨 片条理论 气动噪声 计算流体力学 计算声学
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基于BWI辐射效率的低气动噪声共轴对转螺旋桨的设计研究 被引量：2
2
作者 吕昌昊 胡天翔 +1 位作者 孙韬 刘沛清 《民用飞机设计与研究》 2022年第1期83-89,共7页
将共轴对转螺旋桨气动噪声快速预测理论与气动载荷快速预测方法相结合,对共轴对转螺旋桨远场气动噪声进行预测。分析了BWI辐射效率对共轴对转螺旋桨BWI干扰噪声的主控影响。对从低至高的(单排6-12)前后等桨叶数对转桨进行了研究。结果... 将共轴对转螺旋桨气动噪声快速预测理论与气动载荷快速预测方法相结合,对共轴对转螺旋桨远场气动噪声进行预测。分析了BWI辐射效率对共轴对转螺旋桨BWI干扰噪声的主控影响。对从低至高的(单排6-12)前后等桨叶数对转桨进行了研究。结果表明虽然低桨叶数与高桨叶数对转桨的气动噪声特性不同,但是总体上前后指向性的高声压区仍然是由BWI噪声控制。同时等桨叶数的设计只是使高声压区更集中,却无法对其进行降低。随后,对比了不同桨叶数共轴对转螺旋桨远场气动噪声的表现,认为不等桨叶数对转桨气动噪声普遍优于等桨叶数情况。得出了总桨叶数相同情况下对转桨前后桨叶数的搭配方案。对近场噪声高精预测方法将在未来的研究中对辐射效率的具体机理进行研究。 展开更多
关键词 共轴对转螺旋桨 尾迹对桨叶(BWI)的干扰噪声 辐射效率 快速预测方法
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后桨桨距角对某共轴对转螺旋桨性能影响规律研究 被引量：1
3
作者 孙召政 闫文辉 曹德松 《航空工程进展》 CSCD 2023年第6期37-44,共8页
共轴对转螺旋桨的桨距角对前后排桨的桨间气动干扰有重要影响,能够改变螺旋桨的气动性能。为了研究后桨桨距角对共轴对转螺旋桨的气动干扰影响,改善螺旋桨的气动性能,在来流马赫数0.453的情况下,通过调节后桨桨距角的方式对6×6构... 共轴对转螺旋桨的桨距角对前后排桨的桨间气动干扰有重要影响,能够改变螺旋桨的气动性能。为了研究后桨桨距角对共轴对转螺旋桨的气动干扰影响,改善螺旋桨的气动性能,在来流马赫数0.453的情况下,通过调节后桨桨距角的方式对6×6构型的共轴对转螺旋桨进行数值计算,数值计算中使用非定常雷诺平均纳维—斯托克斯(URANS)方程结合SST湍流模型的方法,并采用T-Rex高质量网格生成技术研究桨距角对共轴对转螺旋桨桨间气动干扰的变化规律。结果表明:后桨在前排桨产生的预旋气流作用下,能够吸收一部分前桨的切向滑流能量,且气动效率高于前桨,前后桨的气动参数在一个旋转周期内出现12次周期性波动;共轴对转桨的前后桨转速相同时,前桨桨距角不变,减小后桨桨距角,前后桨的气动效率都会增加,后桨效率提升明显。 展开更多
关键词 共轴对转螺旋桨 桨叶角度 气动干扰 雷诺平均方程
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气垫登陆艇共轴对转螺旋桨性能研究
4
作者 南栩 洪亮 +1 位作者 陈海斌 张龙 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期143-149,共7页
气垫登陆艇推进螺旋桨的性能研究对于此类船舶的总体设计和动力装置选型具有重要意义,共轴对转螺旋桨较普通单桨而言,可以实现扭矩配平、推力系数增大、提高螺旋桨效率等优点;除此之外,桨叶数相同的前后桨之间不同的初始安装角位置也会... 气垫登陆艇推进螺旋桨的性能研究对于此类船舶的总体设计和动力装置选型具有重要意义,共轴对转螺旋桨较普通单桨而言,可以实现扭矩配平、推力系数增大、提高螺旋桨效率等优点;除此之外,桨叶数相同的前后桨之间不同的初始安装角位置也会对气动力性能产生显著影响,这是由于前桨随边与后桨导边的瞬时相对位置的不同使得前后桨之间流场的相互约束有所差异,能量的耗损程度不同,使得对转桨的推进效率明显不同。STAR-CCM+和Fluent两种计算平台数值模拟结果均和试验值基本吻合,进一步验证了CFD方法对气垫登陆艇共轴对转螺旋桨性能预报的可靠性。 展开更多
关键词 共轴对转螺旋桨 扭矩配平 安装角位置 气动力性能
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基于贝叶斯优化方法的高速共轴对转螺旋桨桨叶气动外形优化设计
5
作者 赵荣泽 王博 +2 位作者 曹德松 胡东根 招启军 《空气动力学学报》 2025年第3期67-77,I0002,共13页
共轴对转螺旋桨因其两桨间距小、相互间气动干扰显著,在气动和噪声方面存在着不容忽视的问题。本文构建了基于贝叶斯优化方法的高速共轴对转螺旋桨桨叶气动外形优化框架,以提升巡航状态气动效率为目标开展优化设计。优化框架中,为更准... 共轴对转螺旋桨因其两桨间距小、相互间气动干扰显著,在气动和噪声方面存在着不容忽视的问题。本文构建了基于贝叶斯优化方法的高速共轴对转螺旋桨桨叶气动外形优化框架,以提升巡航状态气动效率为目标开展优化设计。优化框架中,为更准确地评估两桨间气动干扰、高速条件下空气压缩性和复杂桨叶外形对高速共轴对转螺旋桨气动特性的影响,采用基于RANS方程的多重参考坐标系方法评估其气动性能;构建Kriging代理模型以描述样本点输入与响应之间的关系,并使用组合加点准则提高寻优效率;结合气动和结构特性,分别对前、后桨的弦长、扭转和前/后掠分布进行参数化。在考虑整流罩和旋转轴影响的情况下,得出的优化方案综合气动效率达到0.8413,相较于初步方案提升约1.53%;优化方案的前、后桨载荷分别约在0.75R和0.7R处达到峰值。本文最终得到的优化设计方案,揭示了高效率的高速共轴对转螺旋桨桨叶的外形特征。 展开更多
关键词 共轴对转螺旋桨 气动优化设计 代理优化 加点准则 多重参考坐标系
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共轴对转螺旋桨的非定常气动干扰 被引量：8
6
作者 闫文辉 汤斯佳 +2 位作者 王奉明 王雪晨 杨骁 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1398-1405,共8页
为优化共轴对转螺旋桨的气动性能,研究前后桨之间复杂的非定常气动干扰,使用非定常雷诺平均Navier-Stokes(URANS)方程的数值模拟方法,以及滑移网格技术,对6×6构型的共轴对转螺旋桨进行了三维非定常气动干扰计算,获得了共轴对转螺... 为优化共轴对转螺旋桨的气动性能,研究前后桨之间复杂的非定常气动干扰,使用非定常雷诺平均Navier-Stokes(URANS)方程的数值模拟方法,以及滑移网格技术,对6×6构型的共轴对转螺旋桨进行了三维非定常气动干扰计算,获得了共轴对转螺旋桨的气动特性变化规律,并给出了优化气动外形及运行控制的建议。计算结果表明:来流马赫数为0.38的情况下,由于非定常气动干扰导致的整个共轴对转螺旋桨的拉力系数和功率系数的脉动幅值为1.5%左右,推进效率的脉动幅值在0.1%左右。一个旋转周期内,前后桨均出现了12次周期波动,后桨由于能够吸收一部分前桨产生的切向滑流能量,推进效率比前桨更高一些,而且能够提高整个桨的效率。另外通过压力系数以及轴向速度的径向分布情况看,70%左右的桨半径位置上非定常气动干扰强度相对较大。 展开更多
关键词 气动干扰 共轴对转螺旋桨 计算流体动力学 滑移网格 气动效率
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桨间距对某型共轴对转螺旋桨气动性能的影响 被引量：4
7
作者 汤斯佳 曹德松 +2 位作者 闫文辉 王雪晨 邓佳子 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期709-716,共8页
为掌握共轴对转螺旋桨的桨间气动干扰规律,降低桨间气动干扰强度,提升共轴对转螺旋桨的气动性能,基于非定常雷诺平均Navier-Stocks方程耦合湍流模型的计算方法,并使用了滑移网格技术,研究了4种不同桨间距的6×6构型对转螺旋桨的桨... 为掌握共轴对转螺旋桨的桨间气动干扰规律,降低桨间气动干扰强度,提升共轴对转螺旋桨的气动性能,基于非定常雷诺平均Navier-Stocks方程耦合湍流模型的计算方法,并使用了滑移网格技术,研究了4种不同桨间距的6×6构型对转螺旋桨的桨间气动干扰对其气动性能的影响,桨间距选择了4种不同方案。研究结果表明:在4种不同的轴向桨间距中,当桨间距为0.25倍螺旋桨直径时,共轴对转螺旋桨的平均推进效率最高,并且气动干扰导致的效率脉动幅度较小;随着桨间距的增大,前、后排桨受到的气动干扰强度都会减小,相比于后桨,前桨因气动干扰造成的脉动对桨间距更加敏感。可见共轴对转螺旋桨的桨间距会对螺旋桨的气动干扰,及气动性能产生较为明显的影响,在设计共轴对转螺旋桨时选择合适的桨间距,有利于提高螺旋桨气动性能。 展开更多
关键词 共轴对转螺旋桨 桨间距 推进效率 气动性能 滑移网格
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机身形状对共轴尾推螺旋桨气动干扰影响研究 被引量：1
8
作者 车海峰 叶靓 +2 位作者 邱福生 杜一鸣 曹德松 《气动研究与试验》 2023年第6期41-50,共10页
新型直升机共轴尾推构型极大地提高了直升机的飞行速度,因此本文在非结构嵌套网格系统下求解非定常雷诺平均Navier-Stokes方程,对机身/共轴对转尾推螺旋桨高速前飞状态下的干扰流场进行了数值模拟,分析了轴向、侧向来流时机身和螺旋桨... 新型直升机共轴尾推构型极大地提高了直升机的飞行速度,因此本文在非结构嵌套网格系统下求解非定常雷诺平均Navier-Stokes方程,对机身/共轴对转尾推螺旋桨高速前飞状态下的干扰流场进行了数值模拟,分析了轴向、侧向来流时机身和螺旋桨的绕流场流动和气动力变化特征,着重讨论了机身形状(特别是尾部形状)对螺旋桨的气动干扰影响。研究表明,当来流为轴向时,机身的存在降低了其后体附近空间区域的流动速度,使得螺旋桨桨盘平面的入流速度减小,螺旋桨的拉力、功率和效率都有一定程度的提升(分别约提升了8%、5%和3%);当来流分别为轴向迎角和侧向迎角时,机身平尾和垂尾分别会对螺旋桨的气动力产生重要影响,造成螺旋桨推进效率的下降。本文为后续进行高速直升机复合式构型的气动研究提供了一定的理论支持。 展开更多
关键词 共轴对转螺旋桨 尾部螺旋桨 机身形状 气动特性 数值模拟
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