Analiza numeryczna transonicznego opływu końcówki łopaty nacierającej wirnika nośnego w locie postępowym metodą Naviera-Stokesa

• Autorzy: Doerffer P. , Kaczyński J. , Namieśnik K. , Kania W.

Warianty tytułu

EN

Navier-Stokes numerical analysis of transonic flow over advanced rotor blade tip in helicopter forward flight

• Konferencja: Krajowe Forum Wiropłatowe (3 ; 15-16.10.1999 ; Warszawa, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Fale uderzeniowe, które mogą generować się na końcówce łopaty nacierającej, powodują istotny wzrost oporu, drgań i hałasu impulsowego. Zjawiska te stanowią jedno z zasadniczych ograniczeń nowoczesnych śmigłowców. Dlatego też dokładne wyznaczenie pola przepływu wokół końcówki łopaty ma zasadnicze znaczenie dla prawidłowego jej zaprojektowania z punktu widzenia poprawy osiągów, a przede wszystkim obniżenia hałasu impulsowego. W ramach pracy rozszerzono możliwości pakietu KAPPA, bazującego narozwiązaniu równań Naviera-Stokesa, do obliczeń opływu łopat wirnika nośnego śmigłowca w zawisie i w locie postępowym. Pakiet ten rozwiązuje metodą objętości skończonych równań Naviera-Stokesa dla ściśliwych, niestacjonarnych przepływów trójwymiarowych z możliwością zadawania ruchu objętości kontrolnej, co pozwala modelować lot postępowy. Dla walidacji pakietu KAPPA przeprowadzono obliczenia testowe dwułopatowego wirnika z łopatami o profilu NACA 0012 i prostokątnym obrysie bez skręcenia w locie postępowym dla zerowej siły nośnej. Przeprowadzono porównanie uzyskanych w obliczeniach rozkładu ciśnień z rezultatami eksperymentalnymi pozwalają stwierdzić zadowalającą zgodność.

EN

Shock waves generated on tip of advanced blade lesd up to cause significant increase in drag, vibration and impulse noise. This phenomenonan are the main sources of modern helicopter performance limitation. The correct determination of flow field around rotor blade tip plays a significant role in succesful main rotor design of improved performance and reduced HSI noise. The KAPPA code, which is based on solution of Navier-Stokes equations, has been extended for computation of a helicopter rotor flow in a hover and a forward flight. This code solves Navier-Stokes equations by finite volume method for compressible, non-stationary three-dimensional flow withpossibility of defining movement of control volume, allowing simulation of forward flighr. For KAPPA package validation, test computations of two-blade rotor with NACA 0012 airfoil and rectangular planform without twist, in forward flight for known non-lifting condition were performed satisfactory. Comparison of numerical pressure distribution with experimental data allow to make a conclusion that agreement is satisfactory.

Słowa kluczowe

PL

analiza numeryczna; wirnik nośny; łopata wirnika; metoda Naviera-Stokesa; śmigłowiec

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 2000
• Tom: Nr 1 (160)
• Strony: 198--204
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., wzory

Twórcy

autor

Doerffer P.

• Instytut Maszyn Przepływowych PAN

autor

Kaczyński J.

• Instytut Maszyn Przepływowych PAN

autor

Namieśnik K.

• Instytut Maszyn Przepływowych PAN

autor

Kania W.

• Instytut Lotnictwa

Bibliografia

• [1] Prouty R.W.: Helicopter aerodynamics. Philips Publishing Inc., 1985 r.
• [2] Prouty R.W.: Even more helicopter aerodynamics. Phillips Business Information Inc. 1993 r.
• [3] Fradenburgh E.A.: The first 50 years were fine, but what should we do for an encore Jour. Americ. Helic. Soc.No 1. 1991 r.
• [4] Lowson M.V.: Progress towards quieter civil helicopters. Paper 91-59 Proceed of 17th European Rotor. Forum. Berlin. 1991 r.
• [5] Prieur J.: Experimental study of high-speed impulsive rotor noise in a wind tunnel. Paper II 9.1.1. Proceed of European Rotor Forum.
• [6] Magagnato F., "KAPPA" - Karlsruhe parallel program for aerodynamics. TASK Quarterly Vol 2. Nr 2. April 1998 r.
• [7] Doerffer P., Kaczyński J., Namieśnik K., Prońska A.: Trójwymiarowe wstępne obliczenia wirnika nośnego. Sprawozdanie Instytutu Maszyn Przepływowych Nr 10/98. 1998 r.
• [8] Doerffer P., Kaczyński J., Namieśnik K., Prońska A.: Porównanie obliczeń opływu profilu NACA00J2 na siatkach H i O pakietem KAPPA., Sprawozdanie Instytutu Maszyn Przepływowych Nr III 98. 1998 r.
• [9] Kaczyński J.: Porównanie wyników obliczeń opływu profilu NACA00I2 dla dwu modeli turbulencji pakietem obliczeniowym KAPPA. Sprawozdanie Instytutu Maszyn Przepływowych Nr 12/98. 1998 r.
• [10] Holts T.L.: Viscous Transonic Airfoil Workshop Compendium of Results, Jour. Aircraft Nr 12, 1988 r.
• [11] Aoyama T., Kawachi K., Saito S.: Effect of blade-tip planform on shock wave of advancing helicopter blade. Jour. Aircraft Nr 5, 1995 r.