現(xiàn)代直升機旋翼空氣動力學

第1章 緒論
1.1空氣動力學的內(nèi)容
1.1.1定義
1.1.2研究問題的類型
1.2空氣動力學的研究工具
1.2.1解析工具
1.2.2計算工具
1.2.3實驗工具
1.3直升機概況
1.3.1發(fā)展簡述
1.3.2直升機分類
1.4直升機空氣動力學發(fā)展概況
1.4.1經(jīng)典空氣動力學理論
1.4.2基于CFD技術的旋翼流場模擬
1.4.3旋翼計算聲學簡介
1.4.4旋翼/機身等多部件的氣動干擾簡介
1.5旋翼基本參數(shù)介紹
參考文獻
第2章 旋翼動量理論
2.1引言
2.2垂直飛行時的動量理論
2.2.1垂直上升狀態(tài)
2.2.2懸停狀態(tài)
2.2.3垂直下降狀態(tài)
2.2.4誘導速度普遍規(guī)律
2.3前飛時的動量理論
2.3.1平飛狀態(tài)
2.3.2爬升和下滑狀態(tài)
2.3.3誘導速度普遍規(guī)律
參考文獻
第3章 旋翼葉素理論
3.1引言
3.2槳葉翼型
3.2.1槳葉翼型幾何參數(shù)
3.2.2槳葉翼型空氣動力學特性
3.2.3槳葉翼型設計
3.3垂直飛行時的葉素理論
3.3.1旋翼拉力和功率的微分形式
3.3.2旋翼拉力和功率的積分形式
3.3.3旋翼拉力的近似解析式
3.3.4旋翼功率的近似解析式
3.3.5完善系數(shù)
3.4基于葉素-環(huán)量理論的拉力系數(shù)
3.5基于葉素-動量組合理論的拉力系數(shù)
3.6前飛時的葉素理論
3.6.1旋翼拉力和功率的積分形式
3.6.2旋翼拉力和功率的近似解析式
3.6.3旋翼功率的一般表達式
參考文獻
第4章 旋翼渦流理論
4.1引言
4.2基本概念
4.2.1Kelvin定理
4.2.2Helmholtz定律
4.2.3Biot-Savart定律
4.2.4渦與環(huán)量
4.3垂直飛行時的渦流理論
4.3.1儒氏旋翼渦系模型
4.3.2儒氏旋翼誘導速度
4.3.3非儒氏旋翼渦系模型
4.3.4非儒氏旋翼誘導速度
4.4前飛時的渦流理論
4.4.1旋翼渦系模型
4.4.2旋翼誘導速度
4.4.3槳葉附著渦環(huán)量的求解
參考文獻
第5章 旋翼自由尾流分析技術
5.1引言
5.2渦動力學基礎
5.3自由渦系模型
5.3.1旋翼槳葉渦系模型
5.3.2旋翼尾跡模型
5.3.3旋翼槳尖渦模型
5.3.4渦核擴散模型
5.4槳葉附著渦環(huán)量求解
5.5遠尾跡渦絲控制方程
5.6遠尾跡渦絲控制方程的求解
5.6.1遠尾跡周期邊界條件
5.6.2PIPC松弛迭代法求解過程
5.7自由尾跡/面元法的耦合模型算例
5.7.1求解方法
5.7.2渦/面干擾
5.7.3算例分析
參考文獻
第6章 旋翼CFD理論基礎知識
6.1引言
6.2適合旋翼的流體力學控制方程組
6.2.1連續(xù)性方程
6.2.2動量方程
6.2.3能量方程
6.2.4控制方程的選擇形式
6.3控制方程的離散化
6.3.1有限差分法（FDM）
6.3.2有限體積法（FVM）
6.4網(wǎng)格生成簡介
6.4.1橢圓網(wǎng)格生成實例
6.4.2多區(qū)重疊網(wǎng)格（嵌套網(wǎng)格）簡介
6.5結論
參考文獻
第7章 旋翼N-S方程SIMPLE數(shù)值模擬方法
7.1引言
7.2SIMPLE算法
7.2.1交錯網(wǎng)格技術
7.2.2SIMPLE算法基本假設
7.2.3SIMPLE算法基本步驟
7.2.4SIMPLE算法的簡單算例
7.3SIMPLER算法簡介
7.4代數(shù)方程組的求解
7.5前飛旋翼湍流場的數(shù)值模擬算例
7.5.1流場控制方程
7.5.2動量源項
7.5.3算例方案描述
7.5.4前飛流場分析
7.5.5前飛性能預測
7.6垂直下降旋翼湍流場的數(shù)值模擬算例
7.6.1槳盤壓差源項計算
7.6.2垂直下降算例方案描述
7.6.3模型旋翼懸停算例驗證
7.6.4垂直下降算例流場分析
7.6.5垂直下降性能預測
7.7斜下降旋翼湍流場的數(shù)值模擬算例
7.7.1計算模型及方法
7.7.2旋翼升阻氣動特性
7.7.3單片槳葉壓力場隨周期的變化
7.7.4孤立旋翼流場分析
7.7.5旋翼/機身組合流場分析
參考文獻
第8章 旋翼TVD數(shù)值模擬方法
8.1引言
8.2TVD格式的概念和性質
8.2.1TVD的概念
8.2.2TVD的性質
8.3TVD格式的構造
8.3.1一階TVD格式
8.3.2二階TVD格式
8.3.3高階TVD格式簡介
8.4對一維和多維方程組的推廣
8.4.1一維方程組的推廣
8.4.2多維方程組的推廣
8.5算例：旋翼流場Euler方程Jameson/TVD數(shù)值模擬
8.5.1主控方程
8.5.2數(shù)值方法
8.5.3結果分析
參考文獻
第9章 旋翼繞流N-S方程數(shù)值計算方法
9.1引言
9.2Jameson格式
9.2.1標量人工粘性的中心差分方法
9.2.2各向異性的人工粘性
9.2.3矩陣人工粘性模型
9.3TVD格式
9.3.1TVD的概念
9.3.2單調格式、保單調格式和TVD性質的充分條件
9.3.3顯式一階TVD格式舉例
9.4一種Jameson/TVD混合格式
9.4.1N-S方程和通量修正法
9.4.2旋翼流場N-S方程Jameson/TVD數(shù)值模擬方法
9.5Jameson格式與其他格式
9.5.1積分形式下的旋翼流動控制方程
9.5.2空間離散格式
9.5.3懸停旋翼流動的數(shù)值模擬
9.5.4前飛旋翼流動的數(shù)值模擬
參考文獻
第10章 旋翼洗流和旋翼/機身/發(fā)動機耦合流場分析
10.1引言
10.2旋翼洗流分析
10.3旋翼/機身干擾流場
10.3.1作用盤假設
10.3.2N-S方程直接模擬
10.4旋翼/機身/發(fā)動機耦合流場
10.5旋翼/機身/柱體耦合流場
10.5.1旋翼/機身耦合流場
10.5.2機身/柱體耦合流場
參考文獻
第11章 旋翼計算聲學基礎
11.1引言
11.2Ffowcs Williams-Hawkings方程和Kirchhoff理論
11.2.1Ffowcs Williams-Hawkings方程
11.2.2Kirchhoff理論
11.3兩種方法的比較
11.4槳渦干擾噪聲的模擬
11.5計算流體力學方法
參考文獻
習題與思考題
附錄彩圖頁