[發(fā)明專利]一種動力艙氣動特性計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611084319.2
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN106777576B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王之良;徐寶石;田旭;曹榮富;吳林波
• 申請（專利權(quán)）人: 中國直升機設(shè)計研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20
• 代理公司: 北京航信高科知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11526
• 代理人: 高原

一種動力艙氣動特性計算方法，適用于直升機動力艙的氣動特性計算，屬于直升機動力艙設(shè)計。包括以下步驟：步驟一：對計算區(qū)域進行網(wǎng)格劃分；計算區(qū)域至少分為三個區(qū)域，分別為旋翼子區(qū)域、動力艙子區(qū)域、遠場子區(qū)域；步驟二：建立計算模型；步驟三：計算結(jié)果：得到真實的動力艙內(nèi)流場。本發(fā)明通過滑移網(wǎng)格技術(shù)計算旋翼下洗流場，通過該技術(shù)得到的旋翼下洗流場不僅具有非均勻特性，而且能夠得精準地捕捉到旋翼槳轂處的混亂流場，獲得了更加真實的動力艙的外部流場。另外還考慮了發(fā)動機高溫噴射流的膨脹特性和發(fā)動機外表面的輻射散熱特性的計算，使得動力艙內(nèi)部流場更加真實。通過動力艙內(nèi)、外流場相互耦合，使直升機動力艙氣動特性計算更加準確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于直升機動力艙設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種動力艙氣動特性計算方法。

背景技術(shù)

直升機動力艙是直升機防火、滅火的關(guān)鍵區(qū)域，其中包含了發(fā)動機、大量管路、配線、附件和輔助裝置，因此動力內(nèi)部的流場非常紊亂。直升機試航取證中包括：動力艙防火、滅火性能驗證，試航條例明確要求，為了驗證動力艙防火墻和滅火系統(tǒng)等設(shè)備的有效性，必須通過真實或模擬飛行試驗進行驗證。

常規(guī)的直升機動力艙氣動特性計算方法，只能在均勻旋翼下洗流假設(shè)條件下進行動力艙氣動特性計算，違背了真實旋翼下洗流場的非均勻特性，并且無法考慮旋翼槳轂處混亂流場對動力艙通風(fēng)換氣的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的：為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種動力艙氣動特性計算方法，通過滑移網(wǎng)格技術(shù)得到的旋翼下洗流場不僅具有非均勻特性，而且能夠得精準地捕捉到旋翼槳轂處的混亂流場，獲得了更加真實的動力艙的外部流場，使直升機動力艙氣動特性計算更加準確。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種動力艙氣動特性計算方法，適用于直升機動力艙氣動特性計算，包括以下步驟：

步驟一：對計算區(qū)域進行網(wǎng)格劃分；

計算區(qū)域至少分為三個區(qū)域，分別為旋翼子區(qū)域、動力艙子區(qū)域、遠場子區(qū)域；

所述旋翼子區(qū)域即為滑移子區(qū)域，能夠定義旋翼運動；

所述動力艙子區(qū)域能夠用于發(fā)動機噴射流流動和發(fā)動機外表面輻射散熱，計算動力艙內(nèi)部流場；

所述遠場子區(qū)域連接旋翼子區(qū)域和動力艙子區(qū)域并設(shè)置飛行參數(shù)；

步驟二：建立計算模型與邊界條件

a)選擇可壓縮氣體作為流體介質(zhì)；

b)選擇基于密度的非定常求解模型；

c)選擇湍流模型和開啟能量方程；

根據(jù)噴射流的膨脹特性選擇Realizablek–ε湍流模型，根據(jù)發(fā)動機外表面的輻射散熱特性選擇Discete Ordinates熱輻射模型；

d)滑移運動設(shè)置：指定旋翼運動角速度、線速度、旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)方向；

e)設(shè)置數(shù)據(jù)交換接口；

將滑移子區(qū)域外邊界設(shè)置為旋翼子區(qū)域與遠場子區(qū)域的數(shù)據(jù)交換接口；

將動力艙的通風(fēng)口設(shè)置為動力艙子區(qū)域與遠場子區(qū)域的數(shù)據(jù)交換接口；

f)邊界條件的設(shè)置；

依據(jù)飛行參數(shù)設(shè)置遠場來流速度與大氣壓力；

依據(jù)發(fā)動機相關(guān)參數(shù)設(shè)置發(fā)動機外表面溫度、輻射散熱系數(shù)、發(fā)動機排氣的質(zhì)量流量與密度；

發(fā)動機排氣管、動力艙排氣管、動力艙壁面均設(shè)置為耦合換熱的無滑移壁面；旋翼槳葉與槳轂設(shè)置為無滑移壁面；