旋翼/機身氣動干擾直接影響直升機的飛行性能、操縱品質、振動與噪聲特性,是直升機仿真設計的關鍵難題之一。
基于CFD數值模擬旋翼尾跡時,由于離散格式中固有的數值耗散和擴散會使得空間流場的尾跡出現非物理衰減,無法準確捕捉旋翼尾跡渦結構。采用3階中心差分格式+SA-DDES湍流模型,時間精確采用2階雙時間步推進,開啟網格動態自適應功能,根據流場場中的渦量值進行自適應加密,很好的捕捉到了不同尺度的脫落渦。
懸停計算分為兩個階段,第一階段采取2°一步,網格自適應頻率40,誤差階數為2,開啟低馬赫數預處理計算流場初場。初場計算10圈后在初場的計算基礎上,修改時間步長為0.25°一步,網格自適應誤差階數提高至5,進行精細化計算,下圖分別為X=0、Y=0以及漿盤平面的自適應情況,可看出脫離渦在一定尺度內被很好的捕捉并加密,最終網格達到2.45億。
圖 1 全機近體網格
圖 2 懸停狀態懸停X=0和Y=0截面旋翼尾跡渦結
圖 3懸停狀態Q-Criterion=0.005等值面上的渦量云圖