| 火星超低雷诺数下螺旋桨气动性能研究 |
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| 引用本文： | 张旺旺,徐彬,张海涛,樊伟,赵之然.火星超低雷诺数下螺旋桨气动性能研究[J].北京理工大学学报,2024(2):172-181. |
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| 作者姓名： | 张旺旺 徐彬 张海涛 樊伟 赵之然 |
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| 作者单位： | 1. 北京理工大学机械与车辆学院;2. 北京理工大学重庆创新中心 |
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| 摘 要： | 火星超低雷诺数环境导致螺旋桨系统气动特性相比于地球环境显著恶化，翼型表面层流分离现象影响了火星螺旋桨的气动特性.为设计出适应火星低雷诺数环境的螺旋桨，深入了解超低雷诺数对翼型气动特性的作用机理，采用Transition SST转捩模型求解非定常可压缩N-S方程的数值模拟技术，对几种适用于低雷诺数环境的翼型进行火星超低雷诺数环境下气动特性模拟计算，从而选取最适应火星大气环境的翼型.结果表明CLF5605翼型具有更好的气动性能.对选定的翼型进行不同超低雷诺数下气动特性模拟计算，揭示了超低雷诺数对翼型气动特性的影响，即在火星大气雷诺数范围内，更高的雷诺数对应更好的气动性能；对雷诺数从100～20 000翼型表面边界层状态进行数值模拟，发现翼型层流分离结构发生显著变化，从低雷诺数下的层流边界层状态，随着雷诺数的增加开始发生层流分离，在翼型尾缘产生层流分离泡，并最终变成湍流边界层.采用最小能量损失的方法设计火星螺旋桨，对其气动性能进行了数值模拟仿真，并对轻量化制造的螺旋桨进行了地面台架实验验证，通过将地面实验结果与CFD数值模拟仿真结果对比，验证了螺旋桨轻量化设计合理性以及数值计算的准确性.
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| 关 键 词： | 超低雷诺数 气动特性 边界层状态 层流分离 轻量化设计 |
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