[发明专利]一种动力舱气动特性计算方法

说明书

一种动力舱气动特性计算方法，适用于直升机动力舱的气动特性计算，属于直升机动力舱设计。包括以下步骤：步骤一：对计算区域进行网格划分；计算区域至少分为三个区域，分别为旋翼子区域、动力舱子区域、远场子区域；步骤二：建立计算模型；步骤三：计算结果：得到真实的动力舱内流场。本发明通过滑移网格技术计算旋翼下洗流场，通过该技术得到的旋翼下洗流场不仅具有非均匀特性，而且能够得精准地捕捉到旋翼桨毂处的混乱流场，获得了更加真实的动力舱的外部流场。另外还考虑了发动机高温喷射流的膨胀特性和发动机外表面的辐射散热特性的计算，使得动力舱内部流场更加真实。通过动力舱内、外流场相互耦合，使直升机动力舱气动特性计算更加准确。

技术领域

本发明属于直升机动力舱设计技术领域，具体涉及一种动力舱气动特性计算方法。

背景技术

直升机动力舱是直升机防火、灭火的关键区域，其中包含了发动机、大量管路、配线、附件和辅助装置，因此动力内部的流场非常紊乱。直升机试航取证中包括：动力舱防火、灭火性能验证，试航条例明确要求，为了验证动力舱防火墙和灭火系统等设备的有效性，必须通过真实或模拟飞行试验进行验证。

常规的直升机动力舱气动特性计算方法，只能在均匀旋翼下洗流假设条件下进行动力舱气动特性计算，违背了真实旋翼下洗流场的非均匀特性，并且无法考虑旋翼桨毂处混乱流场对动力舱通风换气的影响。

发明内容

本发明的目的：为了解决上述问题，本发明提出了一种动力舱气动特性计算方法，通过滑移网格技术得到的旋翼下洗流场不仅具有非均匀特性，而且能够得精准地捕捉到旋翼桨毂处的混乱流场，获得了更加真实的动力舱的外部流场，使直升机动力舱气动特性计算更加准确。

本发明的技术方案：一种动力舱气动特性计算方法，适用于直升机动力舱气动特性计算，包括以下步骤：

步骤一：对计算区域进行网格划分；

计算区域至少分为三个区域，分别为旋翼子区域、动力舱子区域、远场子区域；

所述旋翼子区域即为滑移子区域，能够定义旋翼运动；

所述动力舱子区域能够用于发动机喷射流流动和发动机外表面辐射散热，计算动力舱内部流场；

所述远场子区域连接旋翼子区域和动力舱子区域并设置飞行参数；

步骤二：建立计算模型与边界条件

a)选择可压缩气体作为流体介质；

b)选择基于密度的非定常求解模型；

c)选择湍流模型和开启能量方程；

根据喷射流的膨胀特性选择Realizablek–ε湍流模型，根据发动机外表面的辐射散热特性选择Discete Ordinates热辐射模型；

d)滑移运动设置：指定旋翼运动角速度、线速度、旋转轴和旋转方向；

e)设置数据交换接口；

将滑移子区域外边界设置为旋翼子区域与远场子区域的数据交换接口；

将动力舱的通风口设置为动力舱子区域与远场子区域的数据交换接口；

f)边界条件的设置；

依据飞行参数设置远场来流速度与大气压力；

依据发动机相关参数设置发动机外表面温度、辐射散热系数、发动机排气的质量流量与密度；

发动机排气管、动力舱排气管、动力舱壁面均设置为耦合换热的无滑移壁面；旋翼桨叶与桨毂设置为无滑移壁面；