| 【中文题名】 | 螺旋桨飞机超低空流场数值模拟方法研究 |
| 【英文题名】 | |
| 【学科专业】 | 流固耦合与控制 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-5-23 |
| 【中关键词】 | 螺旋桨飞机,滑流边界条件,Euler方程,地面效应,非定常气动力, |
| 【英关键词】 | propeller-driven aircraft,slipstream boundary conditions,Euler equations,ground effect,unsteady aerodynamics, |
| 【分类导航】 | 航空、航天>航空>基础理论及试验>空气动力学>飞机空气动力学> |
| 【论文摘要】 | 本文利用非结构网格技术生成螺旋桨飞机含地面效应的空间网格。在螺旋桨旋转平面建立了滑流边界条件，通过数值方法求解可压缩Euler方程，研究了地面效应、螺旋桨滑流和飞机迎角对气动力的影响，并对飞机和机翼在近地面作沉浮运动的非定常气动力进行了数值模拟。
本文利用商业软件Gambit对通用螺旋桨飞机外形进行了建模，通过课题组发展的非结构网格生成技术，用阵面推进法生成了较高质量的四面体网格。为了便于研究地面效应对飞机气动力的影响，基于代数方法实现了对不同地面高度进行地面附近的网格拓展，在地面附近采用等高度的三棱柱网格，并通过层状三棱柱网格的弹性伸缩将该方法应用于飞机和机翼作沉浮运动的非定常流体问题，保证了非定常计算中网格生成的高效率。
为了解决精确模拟螺旋桨高速旋转带来的计算量大的问题，本文在螺旋桨旋转平面建立滑流边界条件，利用Euler方程可以准确高效的对全机气动力进行数值模拟。流场求解中，采用格心格式的有限体积法对可压缩非定常Euler方程作空间离散，用双时间方法进行物理时间推进，运用通量线化假设和最大特征值方法进行雅可比矩阵分裂来实现隐式高斯-赛德尔伪时间推进，同时采用当地时间步长、隐... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
3-4 |
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Abstract |
4-7 |
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第一章 绪论 |
7-16 |
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§1.1 研究背景 |
7-9 |
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§1.2 旋翼气动理论的发展概况 |
9-11 |
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§1.3 含旋翼(螺旋桨)飞机空气动力学的CFD技术发展概况 |
11-14 |
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§1.4 本文的主要工作 |
14-16 |
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第二章 非结构网格生成技术 |
16-24 |
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§2.1 非结构网格生成方法的发展现状 |
16-18 |
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§2.2 非结构空间网格生成技术 |
18-21 |
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§2.2.1 初始推进阵面的形成和网格背景参数的确定 |
18-19 |
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§2.2.2 网格的生成和后置处理 |
19-21 |
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§2.3 地面附近网格生成技术 |
21-23 |
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§2.4 小结 |
23-24 |
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第三章 螺旋桨飞机流场数值模拟方法研究 |
24-41 |
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§3.1 基于ALE描述的Euler控制方程 |
24-25 |
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§3.2 空间离散 |
25-30 |
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§3.2.1 格心有限体积法 |
26-27 |
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§3.2.2 改进的Jameson中心格式 |
27-29 |
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§3.2.3 人工粘性 |
29-30 |
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§3.3 时间离散和推进 |
30-36 |
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§3.3.1 物理时间离散方法 |
31 |
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§3.3.2 伪时间推进方法 |
31-36 |
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§3.4 初始条件和边界条件 |
36-40 |
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§3.4.1 物面边界条件 |
36 |
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§3.4.2 远场边界条件 |
36-37 |
|
§3.4.3 滑流边界条件 |
37-40 |
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§3.5 几何守恒律 |
40 |
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§3.6 小结 |
40-41 |
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第四章 超低空低速通用螺旋桨飞机流场数值模拟 |
41-51 |
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§4.1 地面效应对飞机气动特性的影响 |
41-44 |
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§4.2 螺旋桨滑流对飞机气动特性的影响 |
44-47 |
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§4.3 飞机迎角对飞机气动特性的影响 |
47-50 |
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§4.4 小结 |
50-51 |
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第五章 近地面通用螺旋桨飞机和机翼非定常气动力数值模拟 |
51-58 |
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§5.1 通用螺旋桨飞机近地面非定常气动力数值模拟 |
51-53 |
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§5.2 M6机翼近地面非定常气动力数值模拟 |
53-57 |
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§5.2.1 T=120s计算结果 |
53-55 |
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§5.2.2 T=60s计算结果 |
55-56 |
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§5.2.3 T=30s计算结果 |
56-57 |
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§5.3 小结 |
57-58 |
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第六章 工作总结与展望 |
58-60 |
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参考文献 |
60-67 |
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攻读硕士学位期间发表的论文及所获奖励 |
67-68 |
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致谢 |
68-69 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.96972 |
