1994年10月第5期推进技术JOURNALOFPROPULSIONTECHNOLOGYOet.1994No.5螺旋桨性能计算的升力线与升力面方法‘钟伯文乔志德(西北工业大学飞机系,西安,710072)摘要:基于改进升力线方法,编制了螺桨升力线方法计算程序,并以此为基础,在桨尖外引入一层虚网格和虚控制点;利用升力线理论中导出的附着涡和自由涡的积分公式,发展了一种螺旋桨气动性能计算的升力面方法,该方法具有简洁、方便、实用等特点。用本文发展的升力线和升力面方法对多个螺旋桨算例进行了计算,计算结果与实验结果符合良好。主肠词:航空螺旋桨,气动力计算,升力线理论,升力面理论,分类号:V235.12THECALCULATIONOFPROPELLERAERODYNAMICPERFORMANCEBYLIFTINGLINEANDLIFTINGSURFACEMETHODZhongBowenQiaoZhide(块partmentofAireraftandEngineering,NorthwesternPolyteehniealUniversity,Xi‘an,710072)Abstraet:It15inappropriatetoappliedelassiealPropellertheoriestoPredietetheaerodynamieperformaneeofanadvaneedturboprop.Sullivanhaspresentedat-traetiveresultsbyusingtheeurvedliftinglinemethod·Hismethodhasbeendevel-opedtotheliftingsurfaeemethod(vortex一lattieemethod),buttheealeulation15moreeomPlieated.Thispaperpresentsaliftingsurfaeemethodwhieh15basedonSullivan‘seurvedliftinglinemethod.Thevirtualgridandthevirtualeontrolpointsatthepro-pellertipareintrodueed·Theintegralexpressions,whieh15used一inIiftinglinemethodtoealeulatetheindueedveloeitiesgeneratedbytheboundvortieesandtheheliealtrailingvortiees,eanbedireetelyappliedtotheliftingsurfaeemethod·This‘本文1993年11月1日收到推进技术1994年makestheliftingsurfaeemethodsimpleandeonvenient.Theliftinglineandliftingsurfaeeeodewhieh15developedbyauthorsareappliedtothreeNACApropeller·TheeomParisionofnumeriealresultswithexPerimentdata15presented.Thenu-meriealresultsoftheliftingsurfaeemethodareingoodagreementwiththeexperi-mentaldata.Thepresentmethod15veryeffeetiveforpraetiealengineeringappliea-tlonS-Keywords:Aireraftpropeller,Aerodynamieeomputation,Liftinglinetheory,Liftingsurfaeetheory1引言耗油费在飞机直接营运费(Doc)所占比例自1973年至1986年由24%提高到56%〔月,采取节油技术势在必行。由于螺旋桨作为推进器的涡桨发动机和桨扇发动机具有比涡喷发动机耗油率低,经济性好等特点,自70年代以来,螺旋桨理论和技术的发展研究又重新得到航空工业的普遍重视,美、英、德、法等国先后展开了各自的先进高速螺旋桨(ATP)的全面研究计划〔‘,2〕,研究表明,在低速巡航时螺旋桨的效率可达90%,在巡航M数为0.8时先进螺旋桨的效率可达80%,与涡扇相比提高15%至30%〔3〕。传统的螺旋桨计算方法已不能适应高速、高效螺旋桨发展的需要。70年代以来,Sullivan和Chang等人〔‘·5〕,提出了改进的升力线方法,并在此基础上发展了螺旋的升力面方法(涡格法),通过翼型的升阻特性来进行粘性修正,取得了较好的效果。近年来,基于Euler方程和NS方程的螺旋桨数值计算方法也已得到了很大发展,但这些方法计算工作量大,在国内要得到实际应用还有赖于计算机的发展。本文采用sulhvan等人提出的改进升力线方法,编制了螺旋桨升力线方法计算程序,并在此基础上通过构造虚网格,利用升力线方法中得到的积分公式,发展了一种螺旋桨气动性能计算的升力面计算方法,取得了较好的结果。应用本文的方法对螺旋桨进行了计算,计算结果与实验结果符合良好。2螺旋桨的升力线方法在升力线方法中,把每个螺旋桨桨叶用一条径向为变强度的附着涡代替,附着涡强度的变化引起尾涡拖出并在下游形成一张螺旋涡面,由整个螺旋桨涡系引起的诱导速度用Biot-Savart定理计算,通过在控制点上满足物面边界条件可以确定桨叶上的环量分布。有了环量分布以后,根据Kutta一Jo盯kowski关系式可以求得每一微段涡元的升力,在考虑截面的阻力以后,便可求得螺旋桨的拉力系数cT,功率系数CP和螺旋桨效率夕。2.1网格划分与尾涡线方程本文中螺旋桨半径为R,桨叶个数为K,螺旋桨旋转...
