《基於非定常旋翼渦控制的渦誘導槳-渦干擾抑制機理研究》是依託南京航空航天大學，由史勇傑擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於非定常旋翼渦控制的渦誘導槳-渦干擾抑制機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：史勇傑
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
渦誘導作用引起的旋翼槳-渦干擾現象會導致強的機體振動和脈衝噪聲，成為了制約直升機在軍、民領域進一步廣泛套用的重要原因。傳統的氣動設計方法對於槳-渦干擾的抑制作用有限，無法滿足未來安靜直升機發展的需要。基於質量射流（吹氣）的旋翼渦控制方法具備了解決該問題的潛力。本項目旨在通過數值方法探索基於非定常旋翼渦控制的槳-渦干擾抑制方法和作用機理。關鍵點及難點有：(1)建立基於高階離散格式和笛卡爾自適應格線技術的旋翼非定常渦流場數值方法；(2)闡明複雜氣動環境下旋翼槳尖渦的形成、演化和發展過程；(3)研究射流控制對非定常槳尖渦結構和槳-渦干擾抑制的作用機制；(4)探索有效的非定常激勵形式及相關控制律，構建高效的旋翼槳-渦干擾流動控制方法。本項目在非定常旋翼渦控制方法探索方面是具有創新性的研究，其成果可為顯著降低槳-渦干擾提供全新的技術手段，同時擴大了計算流體力學及流動控制技術在航空領域的套用。
結題摘要
旋翼槳尖渦對直升機的振動、噪聲等特性有著重要影響，傳統的氣動設計方法對於槳-渦干擾的抑制作用有限，無法滿足未來安靜直升機發展的需要。本項目的研究內容圍繞旋翼槳尖渦及其主動控制律展開。主要研究了基於高階、低耗散WENO格式的高精度旋翼槳尖渦數值模擬方法，並對適用於槳尖渦精細捕捉的格線加密方法和笛卡爾自適應格線技術進行了研究。採用建立的方法開展了複雜氣動環境下旋翼槳尖渦形成、演化過程的研究，在此基礎上研究了定常質量射流對旋翼槳-渦干擾抑制的作用機制研究，並計算分析了定常和非定常激勵對懸停和前飛狀態旋翼槳尖渦的控制規律。通過對以上研究內容的研究，取得的標誌性成果有：（1）建立了基於高階Roe-WENO格式和自適應格線技術的高精度旋翼槳尖渦數值模擬方法，並發展了相應的基於OPENMP並行技術的高效CFD求解器；（2）套用所建立的高階高精度方法，對旋翼槳尖渦的生成及演化過程進行了細緻模擬，揭示了槳尖渦的生成本質，並定量地給出了旋翼槳尖渦渦核半徑、渦核速度和渦核徑向位置等隨方位角的演化規律，為後續旋翼槳尖渦的主動流動控制提供了依據；（3）進行了懸停狀態旋翼槳尖渦定常質量射流控制的參數化影響研究，得到了不同槳尖馬赫數和總距條件下旋翼槳尖渦的定常質量射流控制律，量化了不同射流速度和射流角對旋翼槳尖渦渦核半徑、速度和強度等的控制效果；（4）通過定常和非定常兩種控制方式開展了前飛狀態下旋翼槳尖渦的主動控制研究，通過變換射流強度和非定常射流的周期等得出了前飛狀態旋翼槳尖渦的控制律，為旋翼槳-渦干擾的抑制提供了理論基礎和技術支持。
