涵道風扇外形參數對氣動特性的影響*

李曉華，郭　正，柳兆偉，陳清陽

(國防科技大學 航天科學與工程學院， 湖南 長沙　410073)

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涵道風扇外形參數對氣動特性的影響*

李曉華，郭正，柳兆偉，陳清陽

(國防科技大學 航天科學與工程學院， 湖南 長沙410073)

以某涵道風扇為原型，從理論上分析涵道擴張角對涵道風扇氣動特性的影響。運用滑移網格模型，采用三維不可壓黏性Navier-Stokes控制方程，利用SSTk-ω湍流模型，計算兩葉槳氣動特性，并與試驗結果對比，驗證該方法的可行性。分別計算涵道風扇在懸停狀態下，3000～8500 r/min轉速范圍內，涵道唇口外形、擴張角和涵道高度對氣動特性的影響，并對流場進行分析。橢圓形唇口的涵道風扇總拉力系數小，氣動效率低；當涵道擴張角在8.2°附近時，功率系數相對最小，隨著擴張角增大，在槳盤下方靠近涵道壁面附近出現氣流分離；涵道拉力系數對涵道風扇高度的變化敏感度低，隨著高度增加功率系數略有下降。

涵道風扇；外形參數；氣動特性；唇口外形；擴張角；涵道高度

涵道風扇由于其優越的性能(結構緊湊、氣動效率高、安全性好、噪音低等)，已經成為小型旋翼飛行器動力裝置的熱門之選[1]。涵道風扇的兩個重要部件就是涵道和螺旋槳。涵道一般可以分為三個部分，入口段(唇口)、中間段和擴張段，涵道的外形參數直接影響著涵道風扇的氣動特性[2]。

從20世紀50年代至今，國內外學者對涵道風扇氣動特性做了大量研究，主要包括試驗方法研究和數值計算方法研究。Ali等[3-4]將試驗與數值計算方法相結合，研究了涵道風扇槳尖間隙對飛行器氣動特性的影響，結果表明：當槳尖間隙為螺旋槳直徑的3.08%時，在懸停狀態下，相對孤立螺旋槳，效率能夠提高38%。……