[发明专利]一种适用于前飞旋翼桨尖涡高精度模拟的网格加密方法

说明书

本发明提出了一种适用于前飞旋翼桨尖涡高精度模拟的网格加密方法，包括以下步骤：步骤1：预先生成初始二维翼型网格，并在该网格中选取法线方向的一条基准网格线作为插值基准；步骤2：生成一条新网格线；步骤3：遍历新网格线上的每个网格点，将其投影到基准网格线上，记录这些点的位置信息和坐标；步骤4，环绕翼型方向将所有基准网格线上的网格线进行加密得到加密后的二维翼型网格；步骤5，对桨叶线性插值段桨尖网格节点进行加密生成C‑O型桨叶贴体网格；步骤6，对桨尖翻折网格进行加密得到加密后的桨叶网格。本发明的加密方法能够对桨叶网格的法向和展向网格节点进行加密，从而生成一套具有桨尖涡高精度捕捉能力的桨叶网格。

技术领域

本发明属于直升机旋翼计算流体力学(Computational Fluid Dynamics/CFD)技术领域，具体涉及一种适用于前飞旋翼桨尖涡高精度模拟的网格加密方法。

背景技术

高质量的网格系统是旋翼桨尖涡高精度数值模拟的基础，不同的气动问题对网格的要求也大不相同。对于旋翼桨尖涡尾迹流场的模拟而言，常规的网格生成和加密方法并不能满足精度要求。桨尖涡形成于桨叶桨尖的附面层，附面层气流的高精度捕捉是桨尖涡生成及演化模拟的关键，传统的桨叶网格生成方法仅能用于旋翼桨叶气动力的计算，不能满足桨尖涡的精细化捕捉要求。因此，桨叶网格的加密方法成为桨尖涡高精度模拟的核心技术，桨叶网格加密有两个关键点：

关键点一：桨叶截面二维翼型网格法向节点加密。桨尖涡的生成及演化过程在桨叶展向截面内进行捕捉，而展向网格的法向网格节点与二维翼型截面的法向网格节点是一致的，因此，需要对二维截面翼型的法向网格节点进行加密。

关键点二：桨叶展向网格的加密。这里包括两块网格的加密，一块是桨叶网格桨尖展向翻折区域，另一块是桨尖处桨叶网格展向线性插值的区域。桨尖涡的生成及演化过程的捕捉是通过对横向气流流动细节的模拟来实现的，而横向气流主要集中在旋翼桨尖处，所以对这两个区域的网格节点分布进行加密显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于旋翼桨尖涡高精度模拟的桨叶网格加密方法。采用传统方法生成C-O型桨叶网格，并在此基础上采用本发明的加密方法对桨叶网格的法向和展向网格节点进行加密，从而生成一套具有桨尖涡高精度捕捉能力的桨叶网格。

实现本发明上述目的的技术方案为：

一种适用于前飞旋翼桨尖涡高精度模拟的网格加密方法，包括以下步骤：

步骤1：预先生成正交性好的初始二维翼型网格，并在该网格中选取法线方向的一条基准网格线作为插值基准，所述基准网格线为网格线1；

步骤2：生成一条满足桨尖涡高精度捕捉要求的新网格线，即网格线2；

步骤3：遍历新网格线上的每个网格点，将其投影到基准网格线上，记录这些点在基准网格线上的位置信息，并计算这些网格点在基准网格线上的坐标；

步骤4，环绕翼型方向，将所有基准网格线上的网格线进行加密，得到加密后的二维翼型网格；

步骤5，对桨叶线性插值段桨尖网格节点进行加密，生成C-O型桨叶贴体网格；

步骤6，在现有桨叶网格的基础上，对桨尖翻折网格进行加密，得到加密后的桨叶网格。

进一步地，步骤1中初始二维翼型网格生成的计算公式为：

上式中，J是Jacobian矩阵，P(ξ,η)和Q(ξ,η)为控制源项。