桨尖形状是提升直升机飞行速度的关键制约因素之一,因此桨尖优化设计是当前直升机计算流体力学研究的重要课题。本文基于雷诺平均方法求解Navier-Stokes方程结合运动嵌套网格技术的计算流体力学方法重点研究了后掠、尖削和下反这三种主要的叶尖外形在跨音速状态下对旋翼流场及流动特性的影响,并获取了相应的规律。主要研究工作如下:首先论述了旋翼桨尖外形的研究背景,概述了直升机旋翼流场数值模拟方法及新型桨尖外形的国内外研究现状,指出了桨尖优化设计的必要性并提出了本文的研究方法和内容。第二章构建了高精度数值模拟方法来获得悬停状态下旋翼桨叶流动特性,并通过分析不同湍流模型及与试验结果进行对比验证了该数值模拟方法。第三、四、五章分别针对悬停状态下桨尖后掠、尖削、下反三种外形变化对桨尖流动特性的影响展开了研究,通过大量系统性的仿真计算,获得了不同变形起始位置和后掠角/尖削比/下反角下旋翼桨叶的压力系数、拉力系数、悬停效率等,结果表明三种桨尖外形变化均可从不同方面有效改善旋翼流动特性,并分析得到了相应的具体影响规律。第六章针对三种基本桨尖外形变化的组合对桨尖流动特性的影响,设计了四种组合外形桨尖进行数值建模,并开展数值仿真研究和对比分析,结果表明这种组合变化的方式对旋翼流场和流动特性各方面的改善比较均衡,能够综合提高旋翼性能。最后总结本文的工作。本文构建了一种高精度的旋翼CFD数值模拟方法,总结了不同桨尖形状对旋翼流场的影响规律,提出了桨尖外形优化设计方法,为进一步减小直升机速度限制,提高直升机性能提供重要的技术支撑和储备。