基于隐式算法的旋翼粘性绕流的高效CFD求解

摘要

针对旋翼粘性绕流CFD模拟显式方法计算效率不高的难题,本文建立了一套高效的基于隐式LU-SGS算法的旋翼悬停流场求解方法.首先,求解Poisson方程生成桨叶剖面翼型的贴体正交网格,并通过剖面网格插值、翻折方法生成桨叶C-O型贴体网格;在此基础上,同时采用了基于“扰动衍射”挖洞方法与“Inverse map”相结合的洞边界划定与贡献单元搜索方法,解决了嵌套网格技术中的相关瓶颈问题;然后,以非惯性系下耦合S-A湍流模型的RANS方程为流场主控方程,对流通量采用Roe-MUSCL格式进行离散,时间推进则采用高效的隐式LU-SGS方法.最后,采用所建立的方法对不同二维旋翼翼型和悬停状态“Caradonna-Tung”以及UH-60A旋翼的流场及气动特性进行了计算,并将计算结果与实验值进行了对比,验证了该方法在旋翼CFD流场模拟中的高效性和高精度特征.