王红波
- 作品数：8 被引量：60H指数：5
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- 相关领域：航空宇航科学技术更多>>
- 低雷诺数分布式螺旋桨滑流气动影响被引量：19
- 2016年
- 以高空长航时(HALE)太阳能无人机(UAVs)研究为背景,采用基于混合网格技术及k-kL-ω转捩模型求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程的多重参考系(MRF)方法,对3种螺旋桨-机翼构型的低雷诺数气动特性进行了高精度准定常数值模拟,在等拉力前提条件下,通过对比机翼气动力系数及表面流场结构特征分析了分布式螺旋桨(DEP)滑流对FX63-137机翼的气动影响。研究表明:螺旋桨滑流影响使得桨后总压及流速显著增大,这是机翼升力增大的主要原因,但同时机翼阻力特性急剧恶化,升阻比反而降低;螺旋桨滑流向机翼边界层内注入丰富湍动能从而抑制流动分离,扩大机翼表面湍流范围及附着流动区域;分布式螺旋桨滑流与低雷诺数机翼表面复杂流动相互作用显著,主要表现为滑流区域边界展向涡结构的产生。
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- 关键词：高空长航时混合网格转捩模型低雷诺数
- 垂直/短矩起降飞机机翼内埋式风扇布局气动特性分析被引量：5
- 2016年
- 以垂直/短距起降飞机过渡飞行状态为背景,针对机翼内埋式风扇布局的自由来流/风扇喷流混合型流动,基于结构/非结构混合网格使用CFD方法进行了非定常数值模拟和分析.首先使用滑移网格技术对NASA涵道螺旋桨进行算例验证,其时均计算结果与实验值的误差为5.3%,证明了计算方法的可靠性和准确性,然后数值模拟了机翼内埋式风扇布局在不同迎角下的气动性能.结果表明:风扇喷流在机翼上产生了特有的"抽吸"和"堵塞"效应,引起了机翼总升阻力的显著增加,升力最大增量达到干净机翼升力的2.6倍,阻力最大增量为干净机翼阻力的3.2倍,混合流场在机翼后缘引起了升力损失并卷起对涡.
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- 基于非定常面元/黏性涡粒子法的低雷诺数滑流气动干扰被引量：4
- 2017年
- 针对太阳能无人机螺旋桨滑流与机翼的气动干扰,考虑了低雷诺数流动下气体黏性和压缩性影响,并根据黎曼边界条件和涡量等效原则建立了能够快速计算分析螺旋桨-机翼气动干扰的非定常面元/黏性涡粒子的混合方法。首先使用有试验数据的风洞模型以及数值模拟技术对混合方法进行验证,在此基础上研究了不同安装位置与工况下螺旋桨与机翼的气动干扰。结果表明:螺旋桨对轴向气流的加速以及滑流诱导的上洗和下洗效应使机翼气动力呈现出增升增阻的现象,机翼升阻比有所下降。较大的弦向间距以及较高的垂直安装位置在减缓机翼升阻比下降的同时也使得螺旋桨拉力有所减小。对于多个螺旋桨的气动干扰,不同的桨叶旋转方向导致机翼气动力不同的变化规律,当旋转方向与机翼翼尖涡反向时,螺旋桨滑流能够抑制翼尖涡的强度,提高机翼气动效率。
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- 关键词：气动干扰
- 垂直起降飞机新型气动布局设计分析被引量：4
- 2017年
- 针对常规垂直起降飞机起飞阶段存在的不足,基于螺旋桨滑流诱导增升的设计思路,提出了翼上螺旋桨布局和耦合动力的双层翼布局以提高全机在巡航、悬停、垂直起飞状态下的气动性能。采用CFD数值模拟方法研究分析了在二维流动情况下不同布局参数对2种新型布局气动力的影响规律。计算结果表明:通过合理利用螺旋桨滑流,2种布局的升力系数相比于常规拉力螺旋桨布局均有明显的提升,最大升力系数增量可达14.8%,而阻力系数则急剧减小并出现了负阻力值。在零来流速度条件下,耦合动力的双层翼布局依靠螺旋桨滑流的加速效应能够对翼面诱导出升力,从而可最终减小全机在悬停、垂直起飞阶段的功率需求,这一结果证明了利用滑流诱导增升的思路是可行的。
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- 关键词：垂直起降
- 太阳能无人机螺旋桨滑流气动特性分析被引量：10
- 2015年
- 针对螺旋桨滑流对太阳能无人机气动性能的影响,基于结构/非结构混合网格,首先使用多重参考系方法对螺旋桨滑流进行准定常计算以获得初始流场,再使用滑移网格方法对螺旋桨的真实转动进行非定常数值模拟。采用NASA涵道螺旋桨进行算例验证,其计算结果与实验值误差仅为53%,证明了计算方法的可靠性和准确性,在此基础上数值模拟了滑流在不同转速和来流迎角下对全机气动力的影响。结果表明:螺旋桨滑流具有增升增阻的效果,且转速越高影响越显著,升力、阻力增量最大值分别达到了267%和347%,全机升阻比则明显减小,最大减小量为2626%。滑流对机翼弦向压力分布的影响主要集中在前缘,并且在螺旋桨中心轴两侧分别出现了压力最大和最小值;而越接近机翼后缘时,滑流对压力分布的影响越小。
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- 关键词：太阳能无人机螺旋桨滑流非定常
- 展向伸展速度对可变机翼颤振稳定性的影响被引量：1
- 2012年
- 针对可伸展机翼,根据Timoshenko剪切梁理论建立具有展向速度的可伸展机翼在超音速气流作用下的振动控制方程,并对其进行无量纲化处理。采用Galerkin法得到机翼振动的特征方程并求得特征方程的数值解,在此基础上分析展向伸展速度对可伸展机翼的颤振临界速度的影响。同时引入罗斯-霍尔维茨判据分析机翼颤振的稳定性。计算结果发现展向伸展速度有利于提高机翼的颤振临界速度,机翼展长越小,提高效果越显著,并且机翼振动越稳定。
- 王红波王和平
- 关键词：颤振速度稳定性
- 飞翼无人机保形进排气系统动力数值模拟与流场特性分析被引量：9
- 2015年
- 利用计算流体力学(CFD)方法,分别针对保形进气道和膨胀尾喷管风洞试验模型进行数值模拟,验证了模拟进排气动力边界条件的可靠性。再基于飞翼布局无人机双发动机布局下隐身与保形设计要求,设计了矩形进气口S弯进气道和圆矩形喷口尾喷管,并利用数值模拟方法对无人机进排气系统进行了计算分析,获得了无人机全机气动性能及进排气三维流场特性。研究表明:1进排气使得飞翼无人机升阻特性有所下降,但低马赫数(0.5,0.6)下能改善无人机俯仰力矩特性;2随着马赫数增加,进气道总压恢复系数减小且畸变指数增加,而尾喷管轴向推力系数则升高,且推力性能保持较好;高马赫数(0.7)下进气道特性下降较快,设计时应多考虑飞行包线右边界;3侧滑角对于进气道性能影响较大,而尾喷管推力性能受侧滑角影响较小,设计时应多考虑进气道侧滑影响。
- 张乐周洲许晓平王红波
- 关键词：飞翼无人机进排气总压恢复系数
- 飞翼无人机3种保形进气口进气道气动与隐身综合特性对比被引量：16
- 2015年
- 基于飞翼布局无人机隐身与结构装载布置要求,保形设计了3种进气口形状的背负式S弯进气道,按照进口投影截面形状上、下底之比顺序排列,分别为三角形、梯形和矩形.利用数值模拟方法对无人机内外流场耦合流动进行计算分析,且基于射线弹跳(SBR)法对进气道电磁散射特性进行仿真研究,获得了飞翼无人机3种进气道的气动与隐身综合特性.研究结果表明:1矩形进气道模型升阻和纵向力矩特性表现均最好;23种进气道模型按顺序排列总压恢复系数逐渐增大,畸变指数逐渐减小,进气道沿程气流也逐渐顺畅,矩形进气道模型进气道内流特性最优;30°迎角下3种进气道模型雷达散射截面(RCS)均值基本呈现先增大后减小的特征,进气道终端开放时矩形进气道模型隐身性能最好,而终端短路时三角形进气道模型隐身效果更优异.
- 张乐周洲许晓平王红波
- 关键词：飞翼无人机进气道气动隐身总压恢复系数
