W-CFD数值模拟：悬停直升机旋翼拉力与功率分析

"该文介绍了使用W-CFD数值计算方法来确定悬停直升机旋翼的拉力和功率，由吴同顺进行研究。W-CFD方法简化了网格生成过程，提高了计算效率。文章中提到，根据能量守恒定律，旋翼桨叶迎风表面的相对风压能转化为法向和切向风压，这些压力是旋翼拉力和功率的关键来源。虽然由于积分的复杂性，目前无法得到精确的解析解，但W-CFD能够计算出具有6位准确数字的旋翼拉力和功率。文章的主要步骤包括建立力学模型、计算模型、编写程序及结果显示、验证和确认可信度。" 本文详细探讨了悬停直升机旋翼空气动力学的研究，重点在于如何运用W-CFD数值计算方法来估算旋翼的拉力和功率。首先，作者指出，基于能量守恒定律，旋翼桨叶上的相对来流风压可以在迎风表面转换为法向风压和切向风压，这两个风压是形成旋翼拉力和功率的基本要素。法向风压尤其重要，因为它直接与拉力和功率的微分方程相关，尽管由于这些微分方程的复杂性，目前尚无法找到精确的解析解。 W-CFD数值计算方法针对这一问题提供了一个解决方案，它是一个个人版的计算工具，它省去了传统CFD中的网格生成步骤，使得计算更为简便且高效。通过这种方法，文章成功计算出了一个示例问题的旋翼拉力为61.0305公斤力，旋翼功率为36.2705千瓦，并且计算结果的可信度达到了6位有效数字的精度。 在应用W-CFD进行计算时，主要包括四个步骤：1) 建立正确的力学模型，以反映直升机旋翼的物理特性；2) 创建合适的计算模型，以适应数值计算的需求；3) 编写程序并展示计算结果，以便分析和理解；4) 进行可信度验证和确认，确保计算结果的可靠性。 关键词涉及到计算流体力学、力学模型、计算模型、法向风压、切向风压、数值积分、可信度验证以及确认。这些关键词涵盖了旋翼空气动力学研究的核心方面，以及使用W-CFD进行数值模拟的关键技术。 这篇文章为悬停直升机旋翼性能的计算提供了一种实用的数值方法，通过克服传统CFD方法的挑战，为理解和优化旋翼设计提供了新的途径。