無人機螺旋槳的空氣動力學設計

目錄
前言
第1章　螺旋槳概述　1　
1.1　螺旋槳的組成與分類　1　
1.2　螺旋槳的動量方程　2　
1.3　螺旋槳的能量方程　3　
1.4　螺旋槳的理想效率　7
第2章　翼型與螺旋槳　11　
2.1　葉素與速度三角形　11　
2.2　翼型的參數(shù)　12　
2.2.1　翼型的幾何參數(shù)　12　
2.2.2　翼型的空氣動力學參數(shù)　13　
2.3　螺旋槳設計中對翼型的要求　21　
2.3.1　螺旋槳的常用翼型　21　
2.3.2　對翼型的一般要求　25　
2.3.3　對翼型的特殊要求　26　
2.3.4　翼型性能對螺旋槳性能的影響　26　
2.4　螺旋槳相似準則　29　
2.4.1　螺旋槳相似準則的推導　29　
2.4.2　螺旋槳相似準則的物理意義　31　
2.4.3　螺旋槳相似準則的應用　31
第3章　無人機螺旋槳初步設計方法與實例　35　
3.1　螺旋槳設計條件的確定　35　
3.1.1　飛行（器）條件　35　
3.1.2　發(fā)動機系統(tǒng)條件　36　
3.1.3　螺旋槳本體條件　37　
3.2　應用Betz條件初步設計螺旋槳的方法　38　
3.2.1　螺旋槳設計中的Betz條件　38　
3.2.2　應用Betz條件的基本公式　40　
3.3　設計實例　42　
3.3.1　設計參數(shù)與要求　42　
3.3.2　應用Betz條件的設計　43　
3.3.3　設計結(jié)果的表示　46　
3.3.4　檢查與校核　47
第4章　螺旋槳性能計算　49　
4.1　螺旋槳性能計算的基本概念　49　
4.1.1　絕對運動中的速度和加速度　49　
4.1.2　相對運動中的速度和加速度　50　
4.1.3　基本方程　51　
4.2　基于渦格法的螺旋槳性能計算　53　
4.2.1　傳統(tǒng)的渦格法　53　
4.2.2　改進的渦格法　57　
4.3　基于求解N-S方程的螺旋槳性能計算　64　
4.3.1　用于流場求解的控制方程　64　
4.3.2　邊界條件與初始條件　65　
4.3.3　湍流模型　67　
4.3.4　旋轉(zhuǎn)坐標系與交界面　69　
4.3.5　N-S方程的數(shù)值求解方法　70
第5章　無人機螺旋槳優(yōu)化設計　72　
5.1　螺旋槳優(yōu)化設計方法簡介　72　
5.2　基于遺傳算法的優(yōu)化設計　74　
5.2.1　遺傳算法　75　
5.2.2　基于渦格法的遺傳算法尋優(yōu)　82　
5.3　基于代理模型的遺傳算法尋優(yōu)　83
第6章　螺旋槳的風洞試驗　86　
6.1　螺旋槳風洞試驗的分類　86　
6.2　風洞試驗的裝置　88　
6.2.1　空氣動力天平簡介　88　
6.2.2　試驗裝置　89　
6.3　風洞試驗數(shù)據(jù)的修正　91　
6.4　風洞試驗方案的確定與試驗的典型步驟　93　
6.4.1　確定風洞試驗方案時需要考慮的其他因素　93　
6.4.2　關于螺旋槳試驗效率大于1的問題　94　
6.4.3　風洞試驗的典型步驟　95
第7章　涵道螺旋槳設計方法　98　
7.1　涵道螺旋槳的快速設計方法　99　
7.1.1　動量理論　100　
7.1.2　螺旋槳槳葉設計過程　101　
7.1.3　初始涵道數(shù)據(jù)　104　
7.1.4　試驗驗證　105　
7.2　槳尖間隙對涵道螺旋槳性能的影響　108　
7.2.1　地面試驗與數(shù)值模擬方法　109　
7.2.2　結(jié)果分析與討論　111　
7.3　涵道螺旋槳推力矢量新方法　126　
7.3.1　關于16H-1的研究　128　
7.3.2　X-49氣動性能的數(shù)值模擬研究　133　
7.3.3一種新型VTDP系統(tǒng)的概念設計　133　
7.3.4　三種VTDP系統(tǒng)性能的對比　136
第8章　螺旋槳設計研究中的其他問題　142　
8.1　螺旋槳與噪聲　142　
8.1.1　相關概念及螺旋槳的發(fā)聲機理　142　
8.1.2　螺旋槳氣動聲學的數(shù)值計算　146　
8.1.3　螺旋槳氣動聲學的試驗研究　147　
8.2　對轉(zhuǎn)螺旋槳　150　
8.3　螺旋槳與發(fā)動機的匹配　152　
8.3.1　活塞式發(fā)動機的工作性能　152　
8.3.2　螺旋槳與發(fā)動機匹配的作圖法　153　
8.3.3　螺旋槳與發(fā)動機匹配情況的評價　154　
8.4　展望　163
參考文獻　164　　
附錄　167
附錄1　SCLKY翼型外形與性能　167
附錄2　LIMBACHL275EF發(fā)動機性能　174
附錄3　L2400DX發(fā)動機性能數(shù)據(jù)　175