直升機(jī)穩(wěn)態(tài)飛行狀態(tài)旋翼振動(dòng)載荷的CFD-CSD耦合分析方法.pdf

1、旋翼振動(dòng)載荷預(yù)估是直升機(jī)動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域的一個(gè)難點(diǎn)，本文研究穩(wěn)態(tài)飛行狀態(tài)旋翼振動(dòng)載荷預(yù)估的CFD/CSD耦合分析方法，對(duì)于提高旋翼振動(dòng)載荷的預(yù)估精度具有重要的理論和工程實(shí)用價(jià)值。
　　本文針對(duì)旋翼振動(dòng)載荷CFD/CSD氣彈耦合分析中的關(guān)鍵問(wèn)題開(kāi)展研究，重點(diǎn)完成如下幾個(gè)方面的工作：
　　(1)旋翼計(jì)算結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)(CSD)模型?；谥械茸冃瘟豪碚?，推導(dǎo)了彈性旋翼槳葉全耦合非線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)方程，考慮槳葉單元內(nèi)部剛度特性和質(zhì)量特性隨局部徑向

2、坐標(biāo)的變化，建立了19自由度高斯梁?jiǎn)卧捎昧Ψe分法計(jì)算槳葉剖面振動(dòng)載荷，形成了非線(xiàn)性旋翼結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型。以此為基礎(chǔ)，采用Matlab語(yǔ)言編寫(xiě)了旋翼槳葉結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析的CSD代碼，用于槳葉模態(tài)計(jì)算、運(yùn)動(dòng)與變形分析以及結(jié)構(gòu)振動(dòng)載荷計(jì)算；CSD模塊預(yù)留了I/O接口，用于CFD、CSD之間交換數(shù)據(jù)。
　　(2)旋翼流場(chǎng)CFD建模與求解。提出了適合于旋翼流場(chǎng)CFD網(wǎng)格驅(qū)動(dòng)的槳葉剛體運(yùn)動(dòng)與彈性變形描述方法；基于流體分析軟件Fluent平臺(tái)，

3、通過(guò)可拓展性接口函數(shù)（UDF）開(kāi)發(fā)了旋翼槳葉剛體與彈性運(yùn)動(dòng)模擬的C語(yǔ)言程序，采用滑移+動(dòng)網(wǎng)格的混合運(yùn)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)實(shí)現(xiàn)旋翼的旋轉(zhuǎn)及揮擺扭剛?cè)狁詈线\(yùn)動(dòng)，最終建立了以結(jié)構(gòu)/非結(jié)構(gòu)混合網(wǎng)格為基礎(chǔ)的適合求解可壓非定常粘性流場(chǎng)的旋翼CFD模型。
　　(3)CFD/CSD耦合策略。發(fā)展了直升機(jī)前飛狀態(tài)旋翼的配平方法和CFD/CSD緊耦合策略。以Fluent平臺(tái)為主控程序，通過(guò)用戶(hù)自定義函數(shù)UDF、I/O文件傳輸方式，實(shí)現(xiàn)了CSD與CFD模塊之間的