基于隐式算法的悬停旋翼粘性绕流高效CFD分析方法

为显著提高旋翼粘性绕流CFD模拟效率, 建立了一套高效的基于隐式LU-SGS算法和OpenMP并行策略的旋翼悬停流场求解方法。首先, 求解Poisson方程生成桨叶剖面翼型的贴体正交网格, 并通过剖面网格插值、翻折方法生成桨叶C-O型贴体网格;在此基础上, 采用基于“扰动衍射”挖洞方法与“Inverse map”相结合的洞边界划定与贡献单元搜索方法, 解决了嵌套网格技术中的相关瓶颈问题。然后, 以非惯性系下耦合S-A湍流模型的RANS方程为流场主控方程, 对流通量采用三阶Roe-MUSCL格式进行离散, 时间推进采用高效的隐式LU-SGS方法, 同时采用基于数据共享的OpenMP并行策略加速流场求解。最后, 运用所建立的方法分别对不同旋翼翼型和悬停状态“Caradonna-Tung”以及UH-60A旋翼的流场及气动特性进行了计算, 并给出了根据涡核位置加密网格来提高桨尖涡捕捉精度的方法, 同时将计算结果与试验值进行了对比, 验证了该方法在旋翼CFD流场模拟中的高效性和高精度特征。