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卷流旋翼是一类直升机旋翼桨叶与横流风扇技术相结合的新概念旋翼,利用横流风扇高速旋转产生旋翼的自转和大升力。由于原理的创新,在没有相关理论及方法可参考情况下,本文运用试验技术和数值仿真对卷流旋翼进行了气动特性研究,具体的研究内容如下: 作为研究背景和前提,绪论中介绍了卷流旋翼相似原理的国内外研究状况,对比分析了卷流旋翼及配其为升力系统的飞行器与常规旋翼及现有各类飞行器的各自特点,同时指出卷流旋翼气动特性研究的重要意义。 为了掌握卷流旋翼涉及的卷流旋翼翼型气动特性,第二章基于CFD二维滑移网格技术对卷流旋翼翼型进行了数值模拟,并进行了卷流旋翼翼型外形敏感性分析,给卷流旋翼的翼型优化提供了一定参考意义。 为了简化三维卷流旋翼模型并提高CFD计算周期,第三章对卷流旋翼内部高速旋转的叶片进行了简化,编写了一套适合卷流旋翼内部叶片的动量源UDF程序。将建立的动量源UDF程序及相应叶片简化模型成功地耦合到滑移网格中,建立了一套适合三维卷流旋翼数值模拟的CFD方法。 为了验证和修正前几章节所建模型,第四章进行了相关试验研究。先介绍了本文试验目的、试验模型、试验台及主要的试验设备仪器。然后,制定试验方案,确定试验内容。测量了卷流旋翼悬停状态下气动力、旋翼稳定转速及需用功率。 第五章用本文建立的卷流旋翼气动特性数值模拟方法对试验状态的卷流旋翼气动力进行模拟。数值模拟的结果和试验的结果对比,表明本文建立的数值模拟方法有效可行。接着使用该数值方法研究了卷流旋翼流场及压力分布情况,同时分析了叶片转速、来流速度和旋翼转速对卷流旋翼气动特性的影响。获得一些有指导意义的结论。