Моделирование обтекания вертолёта при взлёте и посадке

Содержание

Слайд 2

Содержание Анализ литературы; Рассмотрение основных положений теории несущего винта вертолёта; Завершение

Содержание

Анализ литературы;
Рассмотрение основных положений теории несущего винта вертолёта;
Завершение построения 3-D модели

вертолёта;
Построение сетки в по SolidWorks FlowSimulation;
Расчёт внешнего обтекания вертолёта на режиме взлёта и посадки (снижения).

2/23

Слайд 3

Построение модели Рисунок 1 – Сборка с винтом Рисунок 2 – Готовая модель 3/23

Построение модели

Рисунок 1 – Сборка с винтом

Рисунок 2 – Готовая модель

3/23

Слайд 4

Построение сетки Сначала настраивается базовая сетка, после, от базовой строится итоговая

Построение сетки

Сначала настраивается базовая сетка, после, от базовой строится итоговая сетка
Итоговая

сетка для взлёта насчитывает 2205313 ячеек.

Рисунок 3 – Базовая сетка

Рисунок 4 – Итоговая сетка

4/23

Слайд 5

Построение сетки Итоговая сетка для посадки насчитывает примерно 3000000 ячеек Рисунок

Построение сетки

Итоговая сетка для посадки насчитывает примерно 3000000 ячеек

Рисунок 5 –

Базовая сетка

Рисунок 6 – Итоговая сетка

5/23

Слайд 6

Настройка решателя и математическая модель Flow simulation моделирует движение потока, на

Настройка решателя и математическая модель

Flow simulation моделирует движение потока, на основе

решения осреднённых по Рейнольдсу уравнений Навье−Стокса.
Уравнения Навье−Стокса:

6/23

Слайд 7

Диссипативная функция Уравнение состояния Тензор вязких напряжений Сдвиговая вязкость 7/23

Диссипативная функция

Уравнение состояния

Тензор вязких напряжений

Сдвиговая вязкость

7/23

Слайд 8

В SolidWorks используется модель турбулентности k-e standart. Благодаря быстрой сходимости и

В SolidWorks используется модель турбулентности k-e standart. Благодаря быстрой сходимости и

относительно низким требованиям к объему памяти k-ε модель очень популярна при решении задач.

Внутренняя энергия

Тепловой поток

8/23

Слайд 9

Осреднение по Рейнольдсу Метод осреднения по Рейнольдсу заключается в замене случайных

Осреднение по Рейнольдсу

Метод осреднения по Рейнольдсу заключается в замене случайных значений

параметра на сумму средних и пульсационных значении этого же параметра.

9/23

Осреднённые уравнения Навье―Стокса:

Слайд 10

Гипотеза Буссинеска: Осреднённые уравнения, с учётом этой гипотезы: 10/23

Гипотеза Буссинеска:

Осреднённые уравнения, с учётом этой гипотезы:

10/23

Слайд 11

В данной модели решается 2 дополнительных уравнения для транспорта кинетической энергии

В данной модели решается 2 дополнительных уравнения для транспорта кинетической энергии

турбулентности (k) и транспорта диссипации турбулентности (ε).

11/23

Слайд 12

Исходные данные Нормальная взлётная масса: 1 361 [кг]; Угол установки лопастей:

Исходные данные

Нормальная взлётная масса: 1 361 [кг];
Угол установки лопастей: 11 [град] при

взлёте, 9,7 [град] при спуске ;
Скорость подъёма(спуска): 6 [м/с], 4 [м/с] (начальное условие)
Подключено условие на стенке;
Задана область вращения;
Скорость вращения винта: 220 [об/мин] на подъёме, 200 [об/мин] при спуске;
Профиль лопасти: NACA 0015 (рисунок 6).

Рисунок 7

12/23

Слайд 13

Результаты расчёта Рисунок 8 – Распределение давления на лопастях при взлёте

Результаты расчёта

Рисунок 8 – Распределение давления
на лопастях при взлёте

Рисунок 9

– Распределение давления
лопастях при снижении

13/23

Слайд 14

Рисунок 8 – Распределение давления на фюзеляже при взлёте Рисунок 9

Рисунок 8 – Распределение давления
на фюзеляже при взлёте

Рисунок 9 –

Распределение давления
на фюзеляже при снижении

14/23

Слайд 15

Рисунок 10 – Распределение давления в сечении при снижении Рисунок 9

Рисунок 10 – Распределение давления
в сечении при снижении

Рисунок 9 –

Распределение давления
в сечении при взлёте

15/23

Слайд 16

Рисунок 11 – Распределение давления на взлётной площадке 16/23

Рисунок 11 – Распределение давления на взлётной площадке

16/23

Слайд 17

Рисунок 12 – Распределение плотности в сечении при взлёте Рисунок 13

Рисунок 12 – Распределение плотности
в сечении при взлёте

Рисунок 13 – Распределение

плотности
в сечении при снижении

17/23

Слайд 18

Рисунок 14 – Траектории потока при взлёте Рисунок 15 – Движение

Рисунок 14 – Траектории потока при взлёте

Рисунок 15 – Движение частиц

в потоке при взлёте

18/23

Слайд 19

Рисунок 16 – Траектории потока при снижении Рисунок 17 – Обтекание фюзеляжа при снижении 19/23

Рисунок 16 – Траектории потока при снижении

Рисунок 17 – Обтекание фюзеляжа

при снижении

19/23

Слайд 20

Рисунок 18 – Линии тока вблизи лопасти при взлёте Рисунок 19

Рисунок 18 – Линии тока вблизи лопасти при взлёте

Рисунок 19 –

Линии тока вблизи лопасти при снижении

20/23

Слайд 21

Рисунок 18 – Линии тока вблизи фюзеляжа и хвостовой балки Рисунок

Рисунок 18 – Линии тока вблизи фюзеляжа и хвостовой балки

Рисунок 18

– Распределение числа Маха по лопастям

21/23

Слайд 22

Выводы В данной выпускной квалификационной работе была построена 3-D модель гражданского

Выводы

В данной выпускной квалификационной работе была построена 3-D модель гражданского вертолёта

Hughes 500E и выполнен расчёт обтекания фюзеляжа и несущего винта вблизи поверхности на режимах взлета и посадки;
Обтекание несущего винта моделировалось на основе упрощенной теории несущего винта; обтекание фюзеляжа моделировалось численно на основе уравнений Рейнольдса с k−ε моделью турбулентности в пакете SolidWorks 16.0.
Получены и проанализированы картины обтекания вертолёта и поля газодинамических параметров в потоке, на фюзеляже и лопастях винта.

22/23