以NACA0012翼型为研究对象,将扑动简化为俯仰、沉浮和前飞三种运动,通过求解NS方程,数值模拟了翼型扑动非定常流动。分析了减缩频率、平均俯仰角、俯仰振幅和沉浮振幅对翼型扑动气动特性的影响规律以及流场涡分布特性。结果表明:研究范围内,增大平均俯仰角和俯仰振幅或减小减缩频率和沉浮振幅能有效提高升力;减小平均俯仰角或增大缩减频率、俯仰振幅和沉浮振幅能有效增大向前推力;升力主要由下扑阶段产生,俯仰振幅大于等于平均俯仰角时,可获得升力及推力的综合效果;下扑过程中,前缘脱出涡并向后移动,强度逐渐变强,上扑过程中,涡逐渐耗散并继续向后移动。

针对倾转旋翼,开展了悬停及巡航状态气动特性的风洞试验和数值模拟研究。试验中,采用六分量天平和扭矩天平,测量了悬停和巡航状态下的旋翼拉力和扭矩,获得了一些倾转旋翼悬停效率和巡航效率的试验数据,验证了设计的倾转旋翼的气动性能。为了分析流场特征,采用运动嵌套网格方法,通过求解NS方程对倾转旋翼流场进行数值模拟,并开展了数值模拟与风洞试验的相关性对比分析研究,验证了数值模拟方法的有效性。同时,获得了桨叶表面压力、桨尖涡以及诱导速度分布特性。

以NACA0012为基准翼型,生成C型结构网格,采用SA湍流模型求解NS方程,获得基准翼型压力分布数值模拟结果。找出翼型上表面前缘低压区域和后缘高压区域,在两个区域进行开孔,让后缘高压区域气流通过导流管引流到前缘区域,加速翼型上表面气流流动,增大翼型速度环量。通过基准翼型与开孔翼型气动特性对比分析可知:小迎角下,基于压力分布的开孔翼型阻力系数略有增大,但能有效提高翼型的升力系数。