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直升机空气动力学基础
--第三章垂直飞行时的涡流理论
直升机空气动力学基础
第三章垂直飞行的涡流理论
旋翼动力学国防科技重点实验室唐正飞
旋翼动力学国防科技重点实验室
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--第三章垂直飞行时的涡流理论
1、涡流基本概念
2、旋翼涡系
3、旋翼的诱导速度
4、旋翼拉力和功率的修正系数
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第一节基本概念
1-1 升力面的尾涡
升力面的上、下气流有压差,在端部形成绕流
(漩涡)。漩涡随气流延伸,成为升力面的尾涡。如
机翼:
当升力面的速度环
量改变时,有与升力面
平行的涡逸出,称为脱
体涡。
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旋翼桨叶的尾涡
呈螺旋线状
照片说明:
漩涡中气压低,潮湿
空
气中的水汽凝结为云,
显示出涡的轨迹。
讨论: 你所见到的漩涡及其形成的原因
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1-2 涡的诱导速度
漩涡引起周围流体的速度和压强变化涡
涡的诱导速度用毕奥—沙瓦定理计算 Y向速度

 ds  l 压强
dv 
4 l 3
式中 ds是涡元 l 到计算点M 的矢径,
是涡的环量。
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1-3 旋翼涡流理论的基本思路
旋翼对周围空气流速的影响(诱导作用),用一涡系的作
用来代替,用来计算旋翼的诱导流场。
关键是构建适当的涡系:
能逼真地代表旋翼的作用,即此涡系的诱导速度场与旋
翼的尽可能相同。此外,便于计算涡系的诱导速度。
如:最简单的机翼涡系
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简单的旋翼桨尖涡系
悬停低速前飞高速前飞
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第二节常用的旋翼涡系模型
2-1 固定涡系(经典涡系)
参照诱导流场,设定涡线或涡面的构成和形状,如
螺旋面涡系,圆环涡系,偶极子涡系,涡柱涡系等
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2-2 预定涡系
根据流态显示试验得到的涡线形状和位置,设定涡系结构。
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2-3 自由涡系
依据自由涡线在流场中
不受力条件,让涡线随气流
自由延伸。
流速分布与涡线形状同
步迭代计算,逐步近似直至收敛。
计入了涡系形状的畸变。
讨论:三类涡系的优缺点和适用性
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