为了验证多参考系模型方法对于螺旋桨气动性能的定常数值模拟仿真的正确性与实用性,以螺旋桨-机翼为研究对象,建立三维模型,基于Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras湍流模型的多参考系模型方法仿真得出螺旋桨不同转速情况下的拉力、扭矩;与测试台相同转速下采集的实验结果进行对比,得出拉力的相对误差平均值在1.77%以内,扭矩的相对误差平均值在27.45%以内,分析螺旋桨不同安装位置对机翼气动性能的影响。结果表明实验结果与基于多参考系模型的数值模拟方法结果有较好的一致性,机翼的升力系数与阻力系数在前置螺旋桨滑流的影响下同时增加,总的升阻比下降;螺旋桨的转动在其转轴两侧产生了上洗和下洗效应,机翼的当地迎角相应增大和减小。

针对直升机旋翼桨叶结冰问题,研究了结冰前后三维旋翼桨叶气动特性。基于多参考系模型建立了旋翼桨叶三维结冰数值模拟方法,对其中空气流场计算、水滴撞击特性计算、结冰生成计算和几何模型重构等步骤进行了介绍。以C-T旋翼为模型,计算分析了结冰对旋翼桨叶气动特性的影响。计算结果表明,结冰后旋翼桨叶升力降低、阻力增加,悬停性能下降明显。结冰破坏了桨叶各个截面原有的气动外形,导致涡的产生,使得截面气动特性恶化。