基于Bempp-cl开源库的有流动管道声辐射预测方法

1

作者 刘曦檬 王志德 +2 位作者 王萌 王鉴 洪志亮 《航空发动机》 北大核心 2025年第3期37-44,共8页

风扇噪声是大涵道比涡扇发动机的主要声源,快速而准确地预测风扇噪声的管道内声传播及远场辐射特性,对于发动机声学设计和整机适航符合性评估均具有重要价值。为拓宽声学边界元法的工程应用范围,满足噪声适航设计快速迭代需求,开展管道... 风扇噪声是大涵道比涡扇发动机的主要声源,快速而准确地预测风扇噪声的管道内声传播及远场辐射特性,对于发动机声学设计和整机适航符合性评估均具有重要价值。为拓宽声学边界元法的工程应用范围,满足噪声适航设计快速迭代需求,开展管道声辐射预测方法研究,结合开源边界积分库Bempp-cl、管道声模态理论和Prandtl-Glauert-Lorentz变换,发展了有流动管道声辐射预测方法,主要研究了亚声速均匀流下的管道声传播和辐射问题,计算了球声散射、薄壁管道声传播和辐射算例。结果表明,有流动管道声辐射预测方法具有一定准确性与可靠性,与解析解对比,计算相对误差小于3%。应用有流动管道声辐射预测方法完成了管道中单极子声源与模态声源的声传播和辐射评估,预测方法可较好地考虑线性声学领域内的发动机短舱声传播和辐射问题,形成了有效的短舱声学分析工具,并可以充分发挥开源算法不断发展、迭代更新的优势,随之提高计算效率,有利于边界元方法在航空声散射问题中的推广应用。 展开更多

关键词 管道声辐射 边界元法 声散射 管道声模态 单极子声源

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电推进涵道风扇气动快速求解方法及性能分析研究 被引量：1

2

作者 刘乾 刘汉儒 +1 位作者 尚珣 王掩刚 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期131-138,共8页

随着绿色航空发展,为了能在设计阶段快速获得涵道风扇气动性能参数和非定常流场特征,有必要开发一种高效的数值求解方法。基于小型电推进风扇内流弱可压和尾迹耗散特性,本文将转子和涵道的面元与尾迹涡粒子耦合,使用面元法求解固壁流场... 随着绿色航空发展,为了能在设计阶段快速获得涵道风扇气动性能参数和非定常流场特征,有必要开发一种高效的数值求解方法。基于小型电推进风扇内流弱可压和尾迹耗散特性,本文将转子和涵道的面元与尾迹涡粒子耦合,使用面元法求解固壁流场,使用涡量输运方程求解远场尾迹传播特征,克服了有限体积法尾迹耗散快的问题。研究表明,本文发展的面元-涡粒子耦合方法对涵道风扇叶表压力与有限体积法趋势一致,整体推力误差为7.83%,能满足工程快速预测需求。本文发展的高效非定常计算方法的尾迹计算数值耗散低,能揭示更为复杂的非定常流动现象,仿真结果显示风扇涵道对尾迹发展有明显约束,而当尾迹传播至外部时,涡量呈现出明显的收缩和对称分布特征。在计算效率方面,本文发展的耦合方法非定常计算效率高,计算相同非定常时间步耗时仅为有限体积法的1/6,具有潜在的涵道动力非定常设计应用价值。 展开更多

关键词 电推进系统 涵道风扇 面元-涡粒子法 非定常气动计算 快速预测方法

原文传递

涵道尾桨气动特性及翼型CFD分析 被引量：7

3

作者 曹义华 陈科 +1 位作者 王健 尹万力 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期792-797,共6页

以Jameson/TVD混合格式对低速时的OAF和NACA63a312翼型的升阻特性进行了计算。该方法的特点是采用有限体积法进行离散,并用龙格-库塔时间推进法进行求解。通过将计算的结果与NASA公布的试验曲线进行对比,验证了该混合格式用于旋翼气动... 以Jameson/TVD混合格式对低速时的OAF和NACA63a312翼型的升阻特性进行了计算。该方法的特点是采用有限体积法进行离散,并用龙格-库塔时间推进法进行求解。通过将计算的结果与NASA公布的试验曲线进行对比,验证了该混合格式用于旋翼气动力计算的可行性。为了进一步研究旋翼的拉力和功率,本文建立了以微圆环动量理论和叶素理论为基础的计算模型,并用该模型计算了涵道尾桨在不同条件下的拉力和功率情况,计算的结果具有一定的代表性。 展开更多

关键词 航空、航天推进系统 旋翼空气动力学 TVD格式 微圆环动量理论 叶素理论 涵道尾桨

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涵道尾桨的CFD模拟与验证 被引量：15

4

作者 于子文 曹义华 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期19-24,共6页

采用CFD(计算流体力学)方法分析在悬停和侧飞时直升机涵道尾桨的流场与性能。在轴对称的圆柱坐标系中,用有限容积法和S IM PLE(压力耦合方程的半隐式法)算法求解定常不可压的湍流N-S方程。在分析中,旋转的螺桨被描绘成沿螺桨桨叶展向分... 采用CFD(计算流体力学)方法分析在悬停和侧飞时直升机涵道尾桨的流场与性能。在轴对称的圆柱坐标系中,用有限容积法和S IM PLE(压力耦合方程的半隐式法)算法求解定常不可压的湍流N-S方程。在分析中,旋转的螺桨被描绘成沿螺桨桨叶展向分布的、与本地流动参数相关的、时间平均的动量源项,通过在N-S方程中加入此动量源项来替代螺桨对流体的作用。计算方法还包括涵道壁的阶梯型近似,原始变量的交错网格,k-ε湍流模型和涵道壁上的壁面函数法等措施。涵道尾桨的流场分析和性能预测同实验测量数据的良好的一致性表明,这种CFD方法可以有效的分析涵道尾桨的具体设计问题。 展开更多

关键词 航空 航天推进系统 涵道尾桨 湍流流动 数值模拟 动量源项 壁面函数

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涵道共轴双旋翼空气动力学特性分析 被引量：5

5

作者 杨加明 戴良忠 丛伟 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2013年第3期126-128,132,共4页

利用数值模拟对涵道共轴双旋翼的空气动力学特性进行研究。探讨在涵道的影响下,双旋翼距离的变化对上下旋翼拉力和扭矩的影响。通过与共轴双旋翼的对比确定涵道共轴双旋翼产生拉力的机理并分析涵道本体对共轴双旋翼气动特性的影响。数... 利用数值模拟对涵道共轴双旋翼的空气动力学特性进行研究。探讨在涵道的影响下,双旋翼距离的变化对上下旋翼拉力和扭矩的影响。通过与共轴双旋翼的对比确定涵道共轴双旋翼产生拉力的机理并分析涵道本体对共轴双旋翼气动特性的影响。数值结果表明:随着旋翼间距的增大,开始时上旋翼拉力大于下旋翼拉力,后来发生逆转。最后计算了上旋翼拉力占总拉力比值的变化关系。 展开更多

关键词 涵道共轴双旋翼 空气动力学 数值模拟 拉力 扭矩

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前飞旋翼三维湍流场的数值模拟 被引量：10

6

作者 于子文 曹义华 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期751-755,共5页

采用计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynam ics)方法,分析正常前飞和近地前飞时直升机的流场与性能.在直角坐标系中,采用有限体积法和压力耦合方程的半隐式法SIMPLER(Sem i-ImplicitMethod for Pressure-Linked Equations Revised... 采用计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynam ics)方法,分析正常前飞和近地前飞时直升机的流场与性能.在直角坐标系中,采用有限体积法和压力耦合方程的半隐式法SIMPLER(Sem i-ImplicitMethod for Pressure-Linked Equations Revised)算法求解三维定常不可压的湍流N-S(Navier-Stokes)方程.在分析中,旋转的螺桨被描绘成沿螺桨桨叶展向分布、与本地流动参数相关以及时间平均的动量源项.计算方法还包括K-ε湍流模型和壁面函数法等措施.流场分析和性能预测同实验测量数据的良好的一致性表明,这种CFD方法可以有效的分析直升机的具体设计问题. 展开更多

关键词 湍流流动 数值分析 动量源项 壁面函数

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舰载飞机发动机喷流速度场研究 被引量：11

7

作者 黄胜 王超 胡建 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期353-356,共4页

为了研究舰载飞机发动机喷流速度场的分布特性,提出了一种新的飞机发动机喷流场的计算模型,并将其应用于某型发动机喷流场的计算,分析了该型发动机尾喷口射流的极点位置、转折点位置和速度分布规律等影响发动机性能的关键参数.根据所建... 为了研究舰载飞机发动机喷流速度场的分布特性,提出了一种新的飞机发动机喷流场的计算模型,并将其应用于某型发动机喷流场的计算,分析了该型发动机尾喷口射流的极点位置、转折点位置和速度分布规律等影响发动机性能的关键参数.根据所建立的新型数学模型,编制了数值预报程序.将针对某型发动机的计算结果和旧的数学模型计算结果进行了比较,从2种数学模型的计算结果与试验结果的对比、分析可以看出,新型计算模型可以更好地模拟发动机喷流场的速度分布规律.该方法可以用于评估发动机的主要性能参数,研究其喷流场对飞机自身以及周围环境的影响. 展开更多

关键词 飞机发动机 喷流场 极点

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涵道唇口对共轴双旋翼气动特性的影响 被引量：2

8

作者 杨加明 戴良忠 +1 位作者 冯立华 王旭 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期744-748,共5页

涵道本体对于提高飞行器整体拉力起着显著作用。单旋翼和共轴双旋翼高速旋转时在涵道唇口产生绕流,形成低压区,使涵道本体产生附加拉力。基于有限体积法,研究涵道唇口对单旋翼和共轴双旋翼的影响。分析表明,涵道唇口对单旋翼以及共轴双... 涵道本体对于提高飞行器整体拉力起着显著作用。单旋翼和共轴双旋翼高速旋转时在涵道唇口产生绕流,形成低压区,使涵道本体产生附加拉力。基于有限体积法,研究涵道唇口对单旋翼和共轴双旋翼的影响。分析表明,涵道唇口对单旋翼以及共轴双旋的气动特性产生强烈影响,单旋翼产生的拉力随着唇口半径的逐渐增大而增大。对于共轴双旋翼,唇口半径的变化在一定程度上改变上下旋翼拉力分配,使得上旋翼拉力逐渐增大,下旋翼拉力逐渐减小。当半径无限增大,涵道共轴双旋翼机构趋同于共轴双旋翼机构,计算结果也表明,其上下旋翼拉力分配关系与共轴双旋翼的相吻合。 展开更多

关键词 涵道唇口 唇口半径 共轴双旋翼 数值模拟 拉力分配

原文传递

一种可倾转涵道垂直起降飞行器需用功率研究 被引量：2

9

作者 刘凯 叶正寅 樊力 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2014年第6期506-509,共4页

基于非结构网格,对不同桨距的涵道风扇和一种可倾转涵道垂直起降飞行器的流场进行数值求解,研究影响涵道风扇拉力和功率的因素,得出了相应的规律和结论。对比了这种可倾转涵道垂直起降飞行器与直升机在不同飞行状态的功率消耗。这种可... 基于非结构网格,对不同桨距的涵道风扇和一种可倾转涵道垂直起降飞行器的流场进行数值求解,研究影响涵道风扇拉力和功率的因素,得出了相应的规律和结论。对比了这种可倾转涵道垂直起降飞行器与直升机在不同飞行状态的功率消耗。这种可倾转涵道垂直起降飞行器在悬停状态时功耗为直升机的1.7~2.0倍,但以20 m/s和30 m/s平飞时单位升力所需功率仅为直升机的1/4和1/2。综合效果来看,通过选取合理设计点,这种飞行器能够兼顾垂直起降和水平飞行的性能,相同功耗下比直升机具有更大航程的优势。 展开更多

关键词 可倾转涵道 垂直起降 气动性能 功率消耗

原文传递

直升机悬停时涵道尾桨的需用功率计算 被引量：1

10

作者 王华明 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 1995年第1期74-78,共5页

涵道尾桨是将一螺桨置于直升机尾斜梁的涵道中，通过改变螺桨叶片的安装角实现直升机的航向操纵。为了弄清涵道尾桨的拉力（或推力）和需用功率之间的关系，本文根据Ｒ·Ｋｒｉｅｂｅｌ关于薄圆柱涵道螺旋桨的研究结果，用叶栅理论... 涵道尾桨是将一螺桨置于直升机尾斜梁的涵道中，通过改变螺桨叶片的安装角实现直升机的航向操纵。为了弄清涵道尾桨的拉力（或推力）和需用功率之间的关系，本文根据Ｒ·Ｋｒｉｅｂｅｌ关于薄圆柱涵道螺旋桨的研究结果，用叶栅理论分析了涵道尾浆的气动特性，并将动量理论、叶素理论和叶栅理论结合起来，推导出直升机悬停时的涵道尾浆的需用功率计算公式。最后计算了ＳＡ３６５Ｎ直升机涵道尾浆和Ｂｅｌｌ－２２２直升机常规尾桨在产生相同拉力时的需用功率，并对计算结果作了对比分析。 展开更多

关键词 直升机 直升机尾桨 管道风扇 空气动力学

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直升机任务能力评估 被引量：1

11

作者 陈科 曹义华 康丽霞 《直升机技术》 2005年第3期6-10,共5页

首先介绍了直升机任务能力的主要内容及其应用领域,然后建立了一种适用于直升机任务能力评估的对数法,并对其评估的具体项目进行了说明。最后给出了一些机型的评估算例,计算结果表明用该方法对直升机的任务能力进行评估是合理的。

关键词 直升机 任务能力 对数法

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多普勒激光测速仪在轴流风扇流场测量中的应用

12

作者 葛宁 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 1996年第4期565-567,共3页

介绍了多普勒激光测速仪在风扇转子流场测量中的一些基本方法，说明采用频谱分析法要比目前使用较多的计数法多普勒激光测速仪有更多的优越性，利用ＢＳＡＤＡＮＴＥＣ频谱测量系统实测了转子叶尖附近的流场，并获得了一些重要的流场信息。

关键词 激光多普勒技术 速度测量 轴流通风机 流场测量

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高速列车进出隧道空气动力学特征模型实验分析 被引量：20

13

作者 王英学 高波 +1 位作者 赵文成 骆建军 《流体力学实验与测量》 EI CSCD 北大核心 2004年第3期73-78,共6页

高速列车在进出隧道时,会产生一系列气动效应,以致于在隧道周围形成噪声污染,降低列车乘坐的舒适度。模型实验是研究和解决这些问题的有效方法。在建立高速列车模型实验相似准则的基础上,利用压缩空气式高速列车模型发射系统对高速列车... 高速列车在进出隧道时,会产生一系列气动效应,以致于在隧道周围形成噪声污染,降低列车乘坐的舒适度。模型实验是研究和解决这些问题的有效方法。在建立高速列车模型实验相似准则的基础上,利用压缩空气式高速列车模型发射系统对高速列车进入隧道过程进行了模型实验,对测试结果进行了分析,得出压缩波产生、传播的一些规律,并将测试结果与现场实测数据进行比较,验证了模型实验结果的可用性和相似准则的正确性。 展开更多

关键词 高速列车 空气动力学 隧道 相似准则 .压缩波

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涵道共轴双旋翼前飞气动特性与试验优选设计 被引量：5

14

作者 杨璐鸿 刘顺安 +4 位作者 刘佳琳 陈延礼 姚永明 王春雪 王拓 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期48-52,共5页

采用Fluent软件对涵道共轴双旋翼的前飞气动特性进行数值模拟研究,分别得出涵道双旋翼的升力、阻力和俯仰力矩随涵道前倾角、上下旋翼相对间距和来流速度的变化曲线.针对影响涵道共轴双旋翼升力的3个主要因素及其常用取值范围,采用正交... 采用Fluent软件对涵道共轴双旋翼的前飞气动特性进行数值模拟研究,分别得出涵道双旋翼的升力、阻力和俯仰力矩随涵道前倾角、上下旋翼相对间距和来流速度的变化曲线.针对影响涵道共轴双旋翼升力的3个主要因素及其常用取值范围,采用正交试验法,以涵道前倾角α、上下旋翼间距H和来流速度v为试验因素,总升力FL为试验指标,设计25组试验,利用极差分析法对试验结果进行计算.结果表明:上述因素在取值范围内的变化对涵道共轴双旋翼总升力的影响程度的主次顺序为:上下旋翼间距,涵道前倾角,来流速度.最后,根据试验结果选定最优方案. 展开更多

关键词 涵道共轴双旋翼 气动特性 数值模拟 试验优化设计

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基于力线平移原理的涵道风扇水平推力测试系统

15

作者 刘国松 刘亮 刘鸿涛 《长春工程学院学报（自然科学版）》 2019年第2期99-101,共3页

涵道风扇可作为动力源进行飞行器设计,它是一种高效、安全的动力推进装置。为了在起飞前对飞行器进行推力测试和研究,利用力线平移原理设计了一套涵道风扇水平推力测试系统;经过受力分析和几何误差分析,得到了影响几何误差的主要因素;... 涵道风扇可作为动力源进行飞行器设计,它是一种高效、安全的动力推进装置。为了在起飞前对飞行器进行推力测试和研究,利用力线平移原理设计了一套涵道风扇水平推力测试系统;经过受力分析和几何误差分析,得到了影响几何误差的主要因素;搭建了测试平台,得到了风扇的推力数据,与厂家给定的初始数据相符。 展开更多

关键词 涵道风扇 测试平台 推力 力线平移原理

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变循环发动机双外涵匹配研究 被引量：5

16

作者 韩佳 孙立业 张跃学 《航空发动机》 2015年第1期53-57,共5页

针对带核心机驱动风扇的双外涵变循环发动机,提出了1种用于双外涵匹配分析的数值模拟方法。利用计算流体力学Fluent软件对其初步流路进行了研究及优化,在此基础上对双外涵模式流场、不同前涵道引射器状态下的单外涵模式流场进行分析。... 针对带核心机驱动风扇的双外涵变循环发动机,提出了1种用于双外涵匹配分析的数值模拟方法。利用计算流体力学Fluent软件对其初步流路进行了研究及优化,在此基础上对双外涵模式流场、不同前涵道引射器状态下的单外涵模式流场进行分析。结果表明:第1外涵道的角度和流通面积对总压恢复系数的影响较大;在由双外涵模式转换到单外涵模式过程中,应将前可变面积涵道引射器开到最大以减小总压损失。该方法能够有效地应用于双外涵变循环发动机流路优化及双外涵匹配分析,为变循环技术的深入研究提供参考。 展开更多

关键词 双外涵 单外涵 模式选择阀 变循环发动机 数值模拟

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涵道螺旋桨内涡抑制环流动分离控制仿真研究 被引量：1

17

作者 徐彬 项昌乐 李明喜 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第2期174-176,共3页

涵道螺旋桨用于垂直起降飞行器,具备突出的气动特性优势。为增大涵道螺旋桨系统拉力系数,降低桨尖间隙加工精度的要求,通过在涵道内壁桨盘下游处增加不同类型和数量的凸型实体涡抑制环结构。通过数值仿真实验研究其流场特征,分析涵道螺... 涵道螺旋桨用于垂直起降飞行器,具备突出的气动特性优势。为增大涵道螺旋桨系统拉力系数,降低桨尖间隙加工精度的要求,通过在涵道内壁桨盘下游处增加不同类型和数量的凸型实体涡抑制环结构。通过数值仿真实验研究其流场特征,分析涵道螺旋桨扩散口气流分离现象产生的机理,并研究涡抑制环对气流分离的控制效果和对涵道增升效应的影响。数值仿真结果表明:在不改变桨尖间隙尺寸的情况下,涡抑制环能够有效提高涵道螺旋桨中涵道拉力因子,最高可达到11%。 展开更多

关键词 涡抑制环 涵道螺旋桨 增升效应

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涵道推进器近水面垂推工况推力损失机理研究 被引量：1

18

作者 赵一峰 胡志强 +1 位作者 杨翊 耿令波 《舰船科学技术》 北大核心 2023年第20期67-73,共7页

针对水空跨域航行器在水面垂直起飞时出现的推力损失问题,开展实验测试航行器150 mm直径涵道推进器在距离水面0.1~0.5 m高度垂直推进状态下的推力特性。为分析涵道推进器的近水面推力损失机理,采用多相流计算流体动力学(CFD)仿真对涵道... 针对水空跨域航行器在水面垂直起飞时出现的推力损失问题,开展实验测试航行器150 mm直径涵道推进器在距离水面0.1~0.5 m高度垂直推进状态下的推力特性。为分析涵道推进器的近水面推力损失机理,采用多相流计算流体动力学(CFD)仿真对涵道推进器近水面垂直推进工况下的流场进行模拟。仿真发现,推进器尾流冲击水面形成的气水混合物被推进器吸入,使推进器周围空气流动进入不稳定的涡环状态。推进器近水面运转时与空气中同转速下相比产生了推力损失,随着近水面高度的增大,反弹气流的影响减弱,推力损失逐渐减小。 展开更多

关键词 水空跨域航行器 涵道推进器 推力特性 流体仿真 近水面

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基于CFD的对转桨扇发动机性能确定技术研究 被引量：1

19

作者 王定奇 李秋锋 +1 位作者 于洋 黎森 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第36期16246-16252,共7页

桨扇发动机是一种新型涡桨发动机,可适用于高速飞行。以某对转桨扇发动机三维模型为对象,采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对桨扇滑流开展数值模拟。利用分区拼接网格技术对桨扇旋转区域和外流场域进行网格划... 桨扇发动机是一种新型涡桨发动机,可适用于高速飞行。以某对转桨扇发动机三维模型为对象,采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对桨扇滑流开展数值模拟。利用分区拼接网格技术对桨扇旋转区域和外流场域进行网格划分及拼接;在此基础上采用雷诺平均N-S(Navier-Stokes)方程,雷诺应力项采用RNG k-ε(k为湍动能,ε为耗散率)湍流模型,基于滑移网格方法,开展了针对不同来流马赫数、桨叶角及桨叶转速的流场的数值计算。结果表明:桨叶角对于拉力影响较大,在桨叶角30°~35°,桨扇的拉力变化范围可达37.8%,功率变化可达28.4%。桨叶拉力随着转速的增大而增大,在转速达到1600 r/min后,前后排桨叶的拉力系数最大相差33%,当转速继续增大,气流通过前后排桨叶偏转角度大,气流失速严重,桨叶拉力增幅减小。通过对该型桨扇发动机流场的计算,定量获取了桨扇的拉力、功率特性,为后续桨扇发动机的推力计算提供参考。 展开更多

关键词 对转桨扇 数值计算 建模 拼接网格 气动特性

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涵道螺桨性能及流场的数值分析 被引量：2

20

作者 张昭兴 《航空发动机》 1995年第4期1-7,共7页

分析了涵道螺桨的性能及流场,并与自由螺桨的性能及流场作了比较。涵道螺桨的性能和流场是通过解稳态、粘性、不可压层流的Navier-Stokes方程在圆柱坐标系下的隐式解得到的。采用了S.V.Patankar的SIMPLER有限差分法,作为算例,给出了不... 分析了涵道螺桨的性能及流场,并与自由螺桨的性能及流场作了比较。涵道螺桨的性能和流场是通过解稳态、粘性、不可压层流的Navier-Stokes方程在圆柱坐标系下的隐式解得到的。采用了S.V.Patankar的SIMPLER有限差分法,作为算例,给出了不同前进比时的涵道螺桨和自由螺桨的性能,还给出了螺桨的存在所引起的涵道内、外表面压力分布的变化。本文提供的方法可以用于对桨叶与涵道之间的径向间隙以及涵道唇部形状进行优化设计。 展开更多

关键词 螺旋桨 涵道 流场 数值分析

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