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简谈旋翼Hex-rotor无人机多旋翼流场数值模拟与试验标准论文格式范文
 试验办法75-774.3 试验结果分析77-854.3.1 间距对共轴拉力的影响77-804.3.2 转速对悬停效率的影响80-834.3.3 气动干扰意义分析83-854.4 数值模拟结果分析85-894.4.1 流线分布85-884.4.2 压强分布88-894.5 本章小结89-92第5章 非平面式双旋翼单元气动特性分析92-1205.1 前言925.2 非平面双旋翼试验探讨92-955.2.1 试验装置9
摘要:随着新一代小型飞行器向着布局更加紧凑的方向进展,对提升旋翼载荷提出了更大需求,本论文针对Hex-rotor无人机特殊的旋翼配置形式通过两种非平面双旋翼单元的提出,分析了新型Hex-rotor无人机在动力学方面的新特性。另外,以空气动力学角度出发,定性地分析了多旋翼体系设计历程中有粘低雷诺数环境从及旋翼间的气动干扰对旋翼体系制约模型的影响,并按照旋翼气动布局设计要求,结合双旋翼单元气动特性的论述分析和试验探讨相关结果与结论,完成了Hex-rotor无人机旋翼体系气动参数的优化并形成了最终的气动布局的案例设计。论文主要探讨内容如下:(1)通过初步的动力学特性分析确定了非平面旋翼配置的Hex-rotor无人机不仅可从实现位置和姿态的独立制约而且还具有推进效率方面的优势。定性地指出了有粘低雷诺数环境下有着气动干扰的面临面和背对背非平面双旋翼单元从及扩展探讨的共轴双旋翼单元周围流场的分布特征,明确了相邻两个旋翼在包括旋翼间距、倾转角度等不同气动参数所体现出的特殊气动性能对动力学建模精度在制约方面的影响。(2)采取动量法和叶素法相结合的模式,计入低雷诺数下空气粘度的影响对论述计算办法进行了修正。结合流场N-S主控方程、S-A湍流模型和悬停的远场边界条件进展了一套用于双旋翼气动干扰特性分析的三维数值计算办法。采取所建立的办法计算了悬停状态下单旋翼周围流场的压力分布和流线分布,并通过单旋翼试验测量得出了旋翼的基本气动特性,同时验证了数值模拟办法的有效性。(3)研制了相应的小型旋翼气动性能测试试验台,测量了悬停状态下三种双旋翼单元在包括转速、旋翼状态、旋翼间距和倾转角度等不同气动参数下的拉力和功耗,并通过数值模拟的流线和压强分布初步确定了双旋翼之间有着相交干扰的流场重叠区域对旋翼体系性能的影响,比较试验结果较体系地探讨了双旋翼单元不同气动布局时的气动性能变化规律,对非平面旋翼式无人机的旋翼布局设计有指导意义。(4)在探讨基础上,依据多旋翼体系无人机研制的总体要求,结合双旋翼气动性能测试试验台和低速风洞比较无来流状态就自然环境中典型的二级风和 风开展了非平面双旋翼单元来流抗风扰性能试验探讨,得出了改进多旋翼体系气动性能的办法,对这类飞行器独特的结构配置下的旋翼体系抗风扰能力有了初步认识。由于非平面多旋翼体系气动布局设计与整体气动性能的耦合联系十分复杂,涉及到空气动力学、飞行制约等多个方面,其探讨工作在国内才刚刚开始,论文工作仅对多旋翼体系涉及的有粘低雷诺数下旋翼气动特性和翼间干扰等几个空气动力学方面的不足进行了初步研究和探讨,文中对旋翼气动性能分析采取的数值模拟和试验办法为改善Hex-rotor无人机样机旋翼体系气动布局从及相似样机的研制提供了论述基础和技术支撑。 关键词:Hex-rotor论文 无人机论文 非平面双旋翼单元论文 低雷诺数论文 气动干扰论文 风洞论文
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    摘要5-7

    Abstract7-10

    目录10-14

    第1章 绪论14-36

    1.1 课题探讨背景14-22

    1.1.1 多旋翼体系常见气动布局15-19

    1.1.2 多旋翼流场探讨的关键技术19-20

    1.1.3 主要探讨办法20-22

    1.2 探讨近况及挑战22-32

    1.2.1 低雷诺数空气动力学特点探讨23-27

    1.2.2 双旋翼气动干扰探讨27-32

    1.3 探讨目标和内容32-36

    1.3.1 探讨目标32

    1.3.2 探讨内容32-36

    第2章 低雷诺数下的多旋翼体系36-54

    2.1 前言36

    2.2 考虑空气粘度的旋翼气动论述计算36-42

    2.2.1 常用的旋翼空气动力论述计算办法36-37

    2.2.2 旋翼空气动力学模型37-42

    2.3 考虑翼间干扰的 Hex-rotor 无人机多旋翼体系42-47

    2.3.1 Hex-rotor 无人机机体结构42-44

    2.3.2 非平面双旋翼单元的提出44

    2.3.3 气动干扰论述分析44-47

    2.4 传统多旋翼体系动力学建模47-51

    2.4.1 Hex-rotor 无人机旋翼体系的力和力矩47-51

    2.4.2 粘性效应和翼间干扰的影响51

    2.5 本章小结51-54

    第3章 数值模拟办法及验证54-74

    3.1 前言54

    3.2 旋翼数值模拟办法54-62

    3.2.1 流体主控方程55-58

    3.2.2 方程的离散和求解58-59

    3.2.3 边界条件59-61

    3.2.4 Spalart-Allmaras 湍流模型61-62

    3.3 单旋翼数值模拟62-66

    3.3.1 计算流程62-63

    3.3.2 升阻特性63-64

    3.3.3 流场分析64-66

    3.4 单旋翼试验验证66-72

    3.4.1 试验装置66-67

    3.4.2 试验办法67-68

    3.4.3 试验结果分析68-71

    3.4.4 验证分析71-72

    3.5 本章小结72-74

    第4章 共轴双旋翼单元气动特性分析74-92

    4.1 前言74

    4.2 共轴双旋翼试验探讨74-77

    4.2.1 试验装置74-75

    4.2.2 试验办法75-77

    4.3 试验结果分析77-85

    4.3.1 间距对共轴拉力的影响77-80

    4.3.2 转速对悬停效率的影响80-83

    4.3.3 气动干扰意义分析83-85

    4.4 数值模拟结果分析85-89

    4.4.1 流线分布85-88

    4.4.2 压强分布88-89

    4.5 本章小结89-92

    第5章 非平面式双旋翼单元气动特性分析92-120

    5.1 前言92

    5.2 非平面双旋翼试验探讨92-95

    5.2.1 试验装置92-93

    5.2.2 试验办法93-95

    5.3 试验结果分析95-106

    5.3.1 倾转角度的影响95-98

    5.3.2 旋翼间距的影响98-100

    5.3.3 雷诺数的影响100-104

    5.3.4 气动干扰意义分析104-106

    5.4 非平面双旋翼气动特性数值模拟106-117

    5.4.1 面临面状态流线分布106-111

    5.4.2 背对背状态流线分布111-115

    5.4.3 典型状态压强分布115-117

    5.5 本章小结117-120

    第6章 非平面式双旋翼单元来流试验探讨120-140

    6.1 前言120

    6.2 试验设计120-122

    6.2.1 试验装置120

    6.2.2 试验办法120-122

    6.3 非平面旋翼试验结果分析122-138

    6.3.1 倾转角度的影响122-125

    6.3.2 旋翼间距的影响125-127

    6.3.3 雷诺数的影响127-133

    6.3.4 气动干扰意义分析133-138

    6.4 本章小结138-140

    第7章 总结与展望140-146

    7.1 论文工作发展及总结140-143

    7.2 本论文的创新工作143-144

    7.3 后续工作展望144-146

    参考文献146-154

    在学期间学术成果状况154-156

    指导教师及作者介绍156-158

    致谢158

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