直升机旋翼计算流体力学的研究进展

依据直升机旋翼计算流体力学(CFD)的发展,分别介绍了小扰动位势方程、全位势方程、Euler方程和Navier—Stokes方程在旋翼流场计算中的研究现状和发展趋势,着重从方程离散、数值算法、网格生成、计算时间和计算精度等方面分析了不同旋翼CFD方法的特点,指出了旋翼的尾迹在旋翼流场计算中的重要性,并针对位势方程和Euler／N—S方程分别讨论了求解的边界条件。最后,对旋翼CFD的发展提出了几点展望。     

一种实用的等环量线旋翼尾迹生成新法

提出了一种实用的等环量线旋翼尾迹生成新法。该方法不仅能够满足识别旋翼桨叶展向多环量峰分布的要求，而且能同时自理正环量峰和负环量峰。与传统的涡格法相比，该法具有快速简便、可靠及易程序化等优点。     

一种新型RLC数字电桥的研究

RLC数字电桥是一种以微处理器为基础的自动测量电阻R,电感L,电容C,品质因数Q,损耗角正切值D等参数的智能元件参数测量仪器,该RLC数字电桥,利用DDS（直接数字频率合成）方法,产生波形好,幅值稳定的正弦波,作为测试激励信号,采用了基于V－I法的自由轴法测量原理和五端测量技术,相敏检波器设计方法独特,利用数字鉴相,提高了鉴相精度,积分式A／D转换器设计方法新颖,转换精度高。     

一种光电脉冲式的测振传感器

光电检测技术已引起极大关注。本文介绍了一种新研制成功的光电脉冲式测振传感器,用于对涡轮机械的叶片在运行条件下的振动进行非接触式监测。该传感器测试灵敏,性能可靠,使用方便,并易于与计算机接口相联。     

直升机自适应桨叶模型的初步实验研究

为了研究压电陶瓷对复合材料模型的驱动性能，掌握其规律，为自适应旋翼的研究打下基础，文中模仿直升机桨叶设计了一个典型模型试件，利用压电陶瓷在不同布片方式下对其进行驱动，使其产生弯曲和扭转变形。不同条件下的对比实验表明，压电陶瓷作为驱动器可以达到比较好的驱动效果。     

高效离子电热水器的设计

描述一种由AT89C2051单片机控制的高效离子电热水器,该热水器使用安全,即开即热,转换效率高。     

柔性转子逆回旋振动特性的研究

论述了具有陀螺效应的柔性转子在各向异性支承条件下回旋振动的特性，推导出了转子在正回旋激励作用下产生逆回旋振动的条件，提出转子振动存在逆回旋带的概念，并举例说明了转子在整个转速范围和振动频率范围内回旋振动的特点，作出了逆回旋带的曲线图。     

直升机机身对旋翼气动干扰的计算

建立了一个全耦合的机身对旋翼气动干扰的迭代计算方法。在该方法中,使用自由涡系模型代表旋翼对干扰流场的影响,使用三维面元模型替代机身的作用,并采用了一个基于“分析数值解匹配”方法的贴近涡／面干扰模型以改进机身引起尾迹畸变的计算。应用该分析方法,以Maryland大学4片桨叶的模型旋翼和机身为算例,计算了悬停和前飞状态机身对旋翼的气动干扰影响。计算结果表明,机身对旋翼气动干扰在悬停和前飞时是不同的,且从悬停至前飞,机身对旋翼平面某方位的诱导速度存在一个从上洗至下洗的过渡。     

旋翼尾迹涡系的等环量线处理技术及其在前飞固定涡系中的应用

本文论述等环量线尾迹描述方法,并介绍旋翼尾迹涡系的等环量线处理技术,及其在固定涡系下的实施导致的一种求解前飞旋翼气动载荷、流场与性能的方法。对H34机三种情况计算表明了对经典尾迹结果的改进,并证明尾迹结构精细化对新一代尾迹分析方法是必不可少的。     

共轴双旋翼与单旋翼悬停流场实验测量值的对比

以三维激光多普勒测速仪测得的数据为基础，全面比较了共轴式双旋翼与单旋翼尾迹流场中轴向、径向和周向速度的特点与差异。分析指出，由于双旋翼相互间的气动干扰，导致其流场与单旋翼的明显不同，而这些不同沿各向异性，轴向最大，径向次之，周向最小。文中对周向速度表现出的异乎寻常的特点作了进一步的说明，这对建立共轴式双旋翼尾迹流场的数学模型具有重要意义。     

惯性坐标系下的旋翼气弹稳定性建模

为了较好地描述直升机铰接式、无铰式及无轴承式旋翼的动力学特性,本文根据Hamilton原理。采用中等变形粱理论,用Chopra的15自由度有限元梁元进行离散,并将挥舞、摆振和变距铰运动作为广义坐标,采用二维准定常气动力模型,直接在惯性坐标系下,建立了旋翼气弹分析的动力学模型,并用Pitt—Peters动态入流模型计入动态入流对稳定性的影响。本文基于惯性坐标系的旋翼气弹建模方法简化了建模,方便地嵌入了动态入流模型。通过与Princeton粱实验数据、ITR旋翼试验数据和直升机分析软件UMARC的计算值的对比,验证了本气弹分析模型的正确性,指出误差来源于气动模型。     

武装直升机旋翼下洗流对空空导弹发射的影响

探讨了直升机旋翼下洗流的形成、分布和影响。首先研究了空空导弹发射后最初阶段,穿越该下洗流区域的运动特性和弹道轨迹变化;其次研究了这种变化对空中攻击精度的影响。在此基础上还研究了降低这种影响、提高直升机空中攻击精度的方法。用某型直升机空中攻击的仿真证明,该方法是有效的。上述结论对直升机火控系统设计具有重要的参考价值。     

直升机旋翼旋转噪声的估算

准确地预估直升机噪声水平是直升机噪声研究的主要目标之一。本义以Farassat的亚音速时域公式1A为基础,给出了旋翼旋转噪声的估算方法,适用于任意观察位置和各种直线飞行状态。在不考虑桨叶弹性的条件下,导出了用于数值计算的延迟时间方程和声压计算公式中各被积函数的表达式。本文以国内Z—8直升机旋翼和国外1/4缩比的UH—1旋翼模型为算例,对悬停飞行条件下的旋翼旋转噪声进行了计算。在此基础上,讨论了桨叶叶尖马赫数、桨盘载荷和桨叶翼型对噪声的影响。     

直升机双线摆式吸振器的动特性研究

双线摆式吸振器是位于直升机旋翼旋转平面内用来吸收该平面内桨毂纵、横向激振力的动力吸振器,能随旋翼转速而调谐。本文以桨毂安装多个相同的双线摆构成双线摆式吸振器为研究对象,从阻抗角度导出了机身／旋翼／双线摆式吸振器耦合系统的时域与频域运动方程,可求得在旋翼旋转平面内桨毂中心与双线摆质量块对桨毂中心外激振力的响应,并在其基础上重点研究了旋翼旋转平面内桨毂中心纵、横向所受激振力及加速度阻抗、吸振器结构设计参数和调谐等对吸振器减振性能影响的规律。本文结论对这类吸振器的设计具有指导意义。     

基于自由尾迹方法的电控旋翼气动特性分析

考虑了襟翼偏转对桨叶剖面有效迎角及旋翼尾迹结构的影响,建立了电控旋翼自由尾迹入流模型,并结合电控旋翼带襟翼翼型气动力模型、桨叶挥舞运动模型、旋翼配平模型,建立了一种电控旋翼气动特性分析方法.利用该方法,对某样例电控旋翼悬停和前飞状态的气动特性进行了计算,并将电控旋翼与常规旋翼的气动特性进行了对比分析.结果表明,悬停时,配平所需的电控旋翼襟翼偏角幅值随拉力增加而增加;前飞时,电控旋翼后行桨叶剖面迎角比常规旋翼更大,更可能发生失速.     

转子结构参数对离散Halbach阵列磁场分布的影响

利用离散Halbach阵列磁场分布特点,合理选择电机转子结构参数对于发挥永磁体潜力、提高电机系统的整体性能至关重要。文中建立了离散Halbach阵列有限元分析模型,并以一台原理样机的空载电势为依据,验证了模型的正确性。基于该模型的计算结果,着重分析研究了每极磁体数、极对数和磁体厚度对转子轭部磁通、气隙磁密谐波和基波的影响,比较了每极磁体数m≥2与m=1（径向结构）磁性能的差异,并给出了每极磁体数、极对数和磁体厚度的合理取值范围,为设计离散Halbach永磁电机依据。     

含闭链机构机器人动力学探讨

本文用Appell方程就含闭链机构机器人动力学研究作了新的探讨,给出了建立含闭链机构机器人动力学方程的一般方法。旨在把含闭链机构机器人分解成相应的开链机构进行研究,因而大大简化了推导过程。文中通过一个实际工业机器人动力学方程的推导,证实了该方法的可行性。     

基于嵌套网格和计入尾迹影响的旋翼流场数值模拟

给出了三维Euler方程数值模拟悬停状态旋翼流场的方法和模型。为充分考虑旋翼尾迹对流场的影响,采用了由动量理论导出的远场边界条件和由尾迹诱导速度代入滑移条件而构造的新翼面边界条件。为减少尾迹数值耗散和便于添加上述边界条件,采用了嵌套网格方法。针对嵌套网格中关键的贡献单元搜寻问题,本文采用一种伪贡献单元搜寻法。应用上述方法进行了算例计算,给出了有无尾迹修正时的旋翼桨叶表面压力分布和沿展向升力分布的计算结果,并与可得到的实验数据进行了对比。此外,从计算的等涡量线图上分析了旋翼尾迹流场畸变的发展趋势,表明了Euler方程法在旋翼涡尾迹捕捉方面的能力。     

新型数控转塔冲床系统开发研究

从冲床的实际加工中的问题出发,提出很多有效的解决方法。在加工准备过程中,具备刀具设置、加工顺序的自动排列及交互设置、跳点设置等功能。利用W indons操作系统良好的界面功能和多线程功能,实现数控冲床的加工预览仿真功能和加工过程中的实时显示。     

Rotor Airload and Acoustics Prediction Based on CFD/CSD Coupling Method

An advanced airload and noise prediction method based on computational fluid dynamics/computational structural dynamics(CFD/CSD)coupling for helicopter rotor has been developed in this paper.In the present method,Navier-Stokes equation is applied as the governing equation,and a moving overset grid system is generated in order to account for the blade motions in rotation,flapping and pitching.The blade structural analysis is based on 14-DOF Euler beam model,and the finite element discretization is conducted on Hamilton′s variational principle and moderate deflection theory.Aerodynamic noise is calculated by Farassat 1 Aformula derived from FW-H equation.Using the developed method,numerical example of UH-60 Ais performed for aeroelastic loads calculation in a low-speed forward flight,and the calculated results are compared with both those from isolated CFD method and available experimental data.Then,rotor noise is emphatically calculated by CFD/CSD coupling method and compared with the isolated CFD method.The results show that the aerodynamic loads calculated from CFD/CSD method are more satisfactory than those from isolated CFD method,and the exclusion of blade structural deformation in rotor noise calculation may cause inaccurate results in low-speed forward flight state.