[发明专利]一种低雷诺数空气螺旋桨外形确定方法

摘要

一种低雷诺数空气螺旋桨外形确定方法，包括确定桨叶弦长分布和对应的扭角分布的技术途径。本发明在低雷诺数空气螺旋桨外形确定方法中引入雷诺数对桨叶翼型气动性能的影响，基于螺旋桨刚性螺旋尾涡的假设，通过解析和迭代方法求解螺旋桨桨叶弦长和扭角分布，获得低雷诺数下的桨叶最优弦长和扭角分布，从而完成低雷诺数空气螺旋桨的气动外形确定。本发明实现了低雷诺数空气螺旋桨外形的快速高效确定，自动满足拉力要求，最大效率的完成低雷诺数空气螺旋桨的气动外形定型。

主权项

1.一种低雷诺数空气螺旋桨外形确定方法，其特征在于，包括步骤如下：步骤一、确定螺旋桨的基本设计指标，基本设计指标包括：螺旋桨转速Ω，螺旋桨桨叶数n，螺旋桨直径2R，螺旋桨拉力T；确定螺旋桨运行环境指标，螺旋桨运行环境指标包括：来流速度V0，运行高度H及对应高度空气密度ρ；其中，n为正整数；步骤二、计算螺旋桨前进比螺旋桨拉力系数将螺旋桨叶片等分成m份，获得对应的当地半径其中，j＝1,2,...,m‑1，m为正整数；步骤三、选定螺旋桨桨叶翼型，计算该螺旋桨桨叶翼型在设定的雷诺数初值Re0时对应的升力系数CL和升阻比ε曲线，并选择升阻比最大值对应的攻角α0作为桨叶攻角初始值，α0对应的升力系数cl0和升阻比ε0作为螺旋桨设计参数初值；设置初始诱导系数ζ0；步骤四、计算螺旋桨桨叶当地半径r处的入流角初值Ψ0、螺旋桨的轴向诱导因子a、切向诱导因子b、合成气流速度W，计算公式如下：W＝V₀×(1+a)/sinΨ₀；步骤五、选定螺旋桨类型，若选定的螺旋桨为涵道螺旋桨，则计算桨叶当地半径r处的弦长c：c＝4πλRζ0sinΨ0/((1+a)cl0·n)；若选定的螺旋桨为开放式螺旋桨，计算桨叶当地半径r处的弦长c：c＝4πλRGζ0sinΨ0/((1+a)cl0·n)；其中，桨叶叶尖损失φ_m‑1为步骤四中计算获得的叶尖入流角Ψ₀中的第m‑1个元素；步骤六、根据步骤五计算得出的合成速度W、弦长c，计算桨叶当地半径r处的雷诺数Re：其中，μ是运行高度H处的空气粘度；步骤七、根据步骤六中计算获得的雷诺数，计算桨叶各半径r处翼型的升阻比E0、升力系数CL0及对应攻角Α0；中间参量I1、I2为：步骤八、根据步骤七中中间参量I1、I2，计算诱导系数ζ'：步骤九、如果ζ'不满足则将ζ'代替ζ₀，返回步骤四重新计算；如果则根据最终获得的桨叶攻角Α、弦长c及叶尖入流角Ψ获得螺旋桨，螺旋桨的安装角分布为Β＝Ψ+Α，方法结束；δ为设定的阈值。