了得網工業技術_直升機旋翼螺旋尾跡的物理穩定性和數值計算方法研究

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內容簡介

直升機旋翼螺旋尾跡的物理穩定性和數值計算方法是直升機空氣動力學領域具有挑戰性的研究內容。《直升機旋翼螺旋尾跡的物理穩定性和數值計算方法研究》的內容主要涉及懸停及前飛狀態下拉格朗日形式旋翼尾跡繫統穩定性分析，軸向飛行狀態歐拉形式旋翼尾跡動力學繫統的建立及其穩定性分析方法的發展，時間步進方法的數值精度、穩定性及高階半離散格式的研究，以及旋翼非定常氣動載荷、槳葉瞬態響應的計算和ABC旋翼復合推力式直升機氣動干擾特性的研究。

目錄
第1章緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 國內外研究概況 3
1.2.1 旋翼自由尾跡數值方法的研究綜述 3
1.2.2 旋翼尾跡繫統的穩定性研究綜述 5
1.2.3 ABC旋翼復合推力式直升機氣動干擾特性的研究綜述 7
1.3 本書的主要結構和研究內容 9
第2章基於傅裡葉方法的旋翼尾跡穩定性分析 11
2.1 概述 11
2.2 旋翼尾跡穩定性分析方法 12
2.2.1 任意擾動量的傅裡葉諧波 12
2.2.2 線化擾動方程 14
2.2.3 誘導速度擾動項 15
2.2.4 特征值分析 17
2.2.5 尾跡畸變修正 19
2.3 懸停狀態旋翼尾跡穩定性分析 21
2.3.1 尾跡根數（槳葉片數）對尾跡穩定性的影響 21
2.3.2 渦核分布對尾跡穩定性的影響 24
2.3.3 畸變對尾跡穩定性的影響 25
2.3.4 懸停尾跡的非周期性分析 27
2.4 前飛狀態旋翼尾跡穩定性分析 28
2.4.1 尾跡向後飄移的影響 28
2.4.2 渦核大小的影響 30
2.4.3 前飛速度的影響 32
2.5 本章小結 34
第3章軸向飛行狀態下歐拉形式旋翼尾跡動力學繫統的建立及其穩定性分析方法的提出 36
3.1 概述 36
3.2 軸向飛行狀態下歐拉形式旋翼尾跡動力學繫統的構建 38
3.2.1 渦核模型 38
3.2.2 拉格朗日形式的旋翼尾跡繫統及其解的傳導方向 40
3.2.3 等價歐拉形式旋翼尾跡繫統的建立 41
3.2.4 轉換至旋轉柱坐標繫下的歐拉形式旋翼尾跡繫統 45
3.3 用於歐拉形式旋翼尾跡動力學繫統穩定性分析的方法發展 46
3.3.1 非線性動力學繫統的李雅普諾夫穩定性定理 46
3.3.2 歐拉形式旋翼尾跡繫統的平衡解 47
3.3.3 變分形式的運動方程及主雅可比矩陣A 49
3.3.4 構建子雅可比矩陣J 50
3.3.5 構建子雅可比矩陣K 54
3.3.6 軸向飛行狀態下的坐標繫轉換 56
3.4 旋翼尾跡離散密度對繫統穩定性的影響 57
3.4.1 離散密度對旋翼尾跡繫統平衡解動力學特性的“奇異”影響 57
3.4.2 旋翼尾跡繫統的光滑度修正 60
3.5 懸停狀態單根旋翼尾跡的繫統平衡解穩定性研究 64
3.5.1 初始渦核半徑對平衡解穩定性的影響 64
3.5.2 旋翼尾跡渦強對平衡解穩定性的影響 67
3.5.3 旋翼轉速對平衡解穩定性的影響 67
3.5.4 旋翼尾跡圈數對平衡解穩定性的影響 69
3.5.5 旋翼尾跡平衡解的不穩定區域分析及方法驗證 71
3.6 本章小結 72
第4章旋翼尾跡求解時間步進法的精度和穩定性研究以及穩定高階半離散格式的提出 74
4.1 概述 74
4.2 旋翼尾跡繫統的數值離散形式分析 76
4.2.1 拉格朗日離散形式 76
4.2.2 網格中心離散形式 77
4.2.3 半離散形式 79
4.3 旋翼尾跡繫統求解方法的數值精度研究 81
4.3.1 不同積分方向上解的光滑度差異 81
4.3.2 不同數值格式的誤差常數 85
4.3.3 提高非拉格朗日類格式計算精度的方法研究 86
4.4 旋翼尾跡繫統求解方法的非線性數值穩定性研究 92
4.4.1 旋翼尾跡數值格式應具備的幾種穩定性 92
4.4.2 旋翼尾跡半離散格式非線性數值穩定性的分析方法及計算驗證 93
4.4.3 顯式半離散方法的非線性數值穩定性分析 101
4.5 預測-校正算法對旋翼尾跡繫統隱式方法穩定域的影響研究 104
4.5.1 預測-校正算法對隱式格式穩定域的影響 105
4.5.2 旋翼尾跡繫統非拉格朗日類預測-校正算法的“部分真隱式”特性 108
4.6 用於旋翼尾跡求解的穩定高階隱式半離散格式的建立 114
4.6.1 旋翼尾跡半離散繫統中壽命角高階BDF格式的不穩定特性分析 114
4.6.2 3階穩定隱式半離散格式的建立 123
4.6.3 4階穩定隱式半離散格式的建立 127
4.6.4 旋翼尾跡預測-校正求解算法的建立 131
4.7 本章小結 133
第5章基於旋翼自由尾跡方法的非定常氣動載荷及瞬態氣動響應計算 135
5.1 概述 135
5.2 旋翼自由尾跡計算方法 136
5.2.1 槳葉非定常氣動模型 136
5.2.2 槳葉揮舞動力學模型 138
5.2.3 旋翼配平分析模型 138
5.2.4 旋翼自由尾跡計算方法及流程圖 139
5.2.5 自由尾跡計算方法的驗證 140
5.3 旋翼瞬態氣動響應和非定常氣動載荷的計算 141
5.3.1 旋翼瞬態氣動響應計算分析 141
5.3.2 旋翼非定常載荷計算分析 145
5.4 本章小結 147
第6章基於自由尾跡方法的ABC旋翼復合推力式直升機氣動特性研究 148
6.1 概述 148
6.2 計算模型 150
6.3 ABC旋翼復合推力式直升機配平分析模型 152
6.4 主旋翼尾跡結構的分析 157
6.5 上下主旋翼間的氣動干擾 159
6.5.1 氣動干擾對主旋翼載荷的影響 159
6.5.2 主旋翼垂向間距的氣動干擾影響 166
6.5.3 主旋翼操縱量對其氣動特性的影響 174
6.6 主旋翼尾跡對推進旋翼的氣動干擾 191
6.6.1 推進旋翼的載荷振動 191
6.6.2 推進旋翼的安裝位置對其氣動特性的影響 195
6.7 主旋翼尾跡對平尾的氣動干擾 203
6.8 ABC旋翼復合推力式直升機的性能分析 205
6.9 本章小結 206
第7章總結 208
7.1 本書研究工作的總結 208
7.2 本書的創新工作 210
參考文獻 212

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