Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Sedaghat,Ahmad Reza Pishevar
احمد صداقت (استاد راهنما) احمدرضا پیشه وراصفهانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Roohollah Arastooie
روح الله ارسطوئی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1384

TITLE

Simulation of Helicopter Flow Field in the Presence of Rotor
Accurate prediction of the rotor and fuselage interaction is essential for the design and analysis of modern rotorcrafts. Computational simulation plays an important role in decreasing expensive wind tunnel experiments. In this research, a method for simulating the helicopter flow field has investigated. In this method, rotor is not modelled as a rotating body; instead, its time-averaged effect is added to momentum equations and the force that rotor exerted on the fluid is replaced by source terms in momentum equations. The source terms, are distributed over computational cells in three ways: uniform, linear and by means of blade element theory. Wind tunnel experiments on a generic rotor and helicopter fuselage performed by NASA. The flow field over this fuselage is simulated in two advance ratios and three thrust coefficients. The pressure coefficients obtained by various distributions of source terms are compared with experimental data. Uniform and linear distributions are found to be inaccurate. By means of the blade element theory and trimming pitch angles, pressure coefficients are predicted more accurately. Also, the variation of simulated thrust of rotor in respect of its power is similar to actual rotor. The model helicopter is mounted over a strut. The presence of strut in the computational domain has not important effect on results for low speed free streams; but in high speeds, the presence of strut results in better prediction of forces and pressure coefficients over body especially downstream of strut.
پیش بینی دقیق برهمکنش روتور و بدنه در طراحی و تحلیل بالگردهای مدرن، ضروری است. هنگامی که بخواهیم آزمایشهای بسیار پرهزینه تونل باد را کاهش دهیم، شیبه سازی محاسباتی اهمیت فوق العاده ای پیدا می کند. در این تحقیق، جریان حول بالگرد در حضور روتور با فرض حالت پایا شبیه سازی شده است. در این کار، به جای مدل کردن روتور به عنوان جسم جامد در حال دوران، اثر دینامیکی متوسط زمانی آن توسط اضافه کردن عبارتهای چشمه به معادلات مومنتم در یک حجم حلقوی در شبکه حل که متناظر با روتور است، به وجود آمده است. عبارتهای چشمه به صورت یکنواخت، خطی و همچنین با کمک تئوری المان پره بر روی سلولهای متناظر با روتور در شبکه حل، توزیع شده است. نتایج تونل باد بر روی یک بالگرد مدل به صورت تجربی به دست آمده است. در این تحقیق، جریان حول این بالگرد، در شش وضعیت مختلف از نسبت پیشروش و ضریب تراست روتور حل شده است. ضرایب فشار به دست آمده از روشهای مختلف بارگذاری روتور با نتایج تجربی مقایسه شده است. دقت نتایج حاصل از توزیعهای یکنواخت و خطی جملات چشمه مومنتم، مناسب نبوده است. با استفاده از توزیع جملات چشمه مومنتم توسط تئوری المان پره به همراه تصحیحاتی بر روی زوایای گام روتور، ضرایب فشار بر روی بدنه بالگرد به نحو قابل قبولی پیش بینی شده است. همچنین نتایج حاصل از شبیه سازی برای تغییرات نیروی تراست روتور با قدرت آن با روتور آزمایشگاهی همخوانی مناسبی دارد. بالگرد مدل بر روی یک پایه نصب شده است. بررسیها نشان می دهد که هرچند در نظر گرفتن پایه در سرعتهای پایین جریان آزاد تاثیر چندانی بر نتایج نداشته است اما با افزایش سرعت جریان آزاد هوا به مقدار40 متر بر ثانیه، حضور پایه در شبیه سازی موجب شده است ضرایب فشار به دست آمده بر روی بدنه، در نواحی پایین دست آن به شدت کاهش یابد که همین وضعیت درنتایج تجربی نیز مشاهده می شود. ضمنا، در نظر گرفتن پایه در شبکه حل موجب بهبود پیش بینی نیروهای وارد بر بدنه بالگرد شده است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی