1、直升機旋翼動態(tài)失速現(xiàn)象對旋翼氣動特性及振動特性等有重要影響，從而限制著直升機的飛行包線、機動飛行性能和振動水平。揭示動態(tài)失速對旋翼非定常流場及氣動特性的影響機理，抑制旋翼動態(tài)失速的不利影響，進而提高旋翼氣動性能的研究一直是直升機空氣動力學(xué)領(lǐng)域的研究重點和難點問題。本文基于新型旋翼運動嵌套網(wǎng)格生成方法，開展了旋翼非定常流場求解的高效、高精度CFD方法研究，并著重對旋翼非定常動態(tài)失速現(xiàn)象展開數(shù)值模擬與機理分析；在此基礎(chǔ)上，開展了合成射流方法

2、、動態(tài)下垂前緣方法以及二者結(jié)合的新型組合控制策略對旋翼及翼型動態(tài)失速特性影響規(guī)律的數(shù)值分析，并進行合成射流控制翼型失速特性的試驗研究。主要研究工作包括以下幾個方面：
　　作為前提和背景，本文首先闡述了旋翼CFD方法、動態(tài)失速分析以及旋翼主動流動控制方法研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀，指出了開展旋翼動態(tài)失速特性數(shù)值研究及其主動流動控制機理分析的重要性，提出了目前研究中仍存在的問題及本文相應(yīng)的研究方法。
　　考慮到旋翼槳葉氣動外形組成的復(fù)雜特

3、點，基于 Poisson方程求解方法，在論文第二章建立了一套高效、通用的旋翼網(wǎng)格參數(shù)化生成方法，并結(jié)合笛卡爾背景網(wǎng)格組成旋翼運動嵌套網(wǎng)格系統(tǒng)；針對嵌套網(wǎng)格方法中關(guān)鍵的洞單元識別及貢獻單元搜索問題，分別建立了通用性好的“擾動衍射法”（DDM）和高效的“最小距離法”（MDSDE）。
　　在第三章，基于可壓N-S方程，建立旋翼非定常流場數(shù)值分析的高效、高精度CFD方法。為降低非物理數(shù)值耗散，分別采用Roe格式和AUSM類格式對無粘通量進

4、行離散；為模擬非定常特性，采用了雙時間方法，其中偽時間迭代采用隱式無矩陣存儲的LU-SGS方法；針對旋翼流場中可壓流動與不可壓流動并存的特點，發(fā)展了相應(yīng)的低速預(yù)處理方法；為進一步提高計算效率，發(fā)展基于Open-MP技術(shù)的并行算法和聚合式多重網(wǎng)格方法。分別采用一方程S-A模型及兩方程k-ωSST模型以有效模擬旋翼后行槳葉的大范圍氣流分離現(xiàn)象。通過系統(tǒng)的算例驗證，表明建立的CFD方法在捕捉旋翼渦流動和氣動特性等方面具有高效、高精度的特點，為

5、下一步開展旋翼動態(tài)失速及其主動流動控制分析奠定了基礎(chǔ)。
　　運用建立的CFD方法，第四章分析了旋翼翼型動態(tài)失速過程中動態(tài)失速渦的形成和對流過程，并開展脫體渦對翼型氣動特性影響的數(shù)值分析；開展了旋翼翼型動態(tài)失速特性的參數(shù)（減縮頻率、基準(zhǔn)迎角和迎角變化幅值）影響規(guī)律研究；然后，著重分析了前飛狀態(tài)三維效應(yīng)影響下旋翼動態(tài)失速中的氣流分離、動態(tài)失速渦運動特點及旋翼氣動特性，并與對應(yīng)二維翼型情況進行對比，分析了旋翼槳葉上軸向誘導(dǎo)速度以及槳葉展

6、向流動特性對旋翼氣動特性的影響，并進一步獲得了前飛速度對旋翼非定常氣動特性的影響特性。
　　在第五章，基于合成射流激勵器出口的非定常吹/吸氣速度假定，結(jié)合旋翼及翼型的來流條件及運動特性，建立適合于旋翼及翼型主動流動控制分析的射流控制方程。首先，針對單純合成射流及射流/主流干擾的流場特性進行分析，同時以TAU0015翼型及VR-7B翼型為數(shù)值算例，驗證了分析方法的有效性。然后，分析了合成射流動量系數(shù)、偏角、位置及激勵頻率對翼型靜態(tài)、

7、動態(tài)失速特性控制效果的影響，揭示了射流在抑制翼型氣流分離、改善翼型動態(tài)失速特性方面的作用機理，并解釋了目前在射流參數(shù)分析中存在分歧的原因。進一步地，開展了合成射流對旋翼非定常氣動特性控制效果的數(shù)值分析，并獲得了有價值的新結(jié)論，為合成射流在旋翼動態(tài)失速控制中的應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。
　　在第六章，開展了動態(tài)下垂前緣方法對旋翼翼型動態(tài)失速特性控制效果的分析，獲得了下垂參數(shù)對控制效果的影響規(guī)律；通過翼型動態(tài)失速動態(tài)下垂前緣控制的多目標(biāo)綜合參

8、數(shù)優(yōu)化分析，發(fā)現(xiàn)階段性的前緣上翹更有利于旋翼翼型非定常氣動特性的改善。開展了旋翼動態(tài)失速的動態(tài)下垂前緣控制分析，獲得了動態(tài)下垂前緣改善旋翼氣動特性的參數(shù)影響規(guī)律。隨后，提出將合成射流技術(shù)與動態(tài)下垂前緣相結(jié)合的控制方法，并應(yīng)用于旋翼（翼型）非定常動態(tài)失速的主動流動控制，發(fā)現(xiàn)了該組合控制方法相對于單一流動控制方法的優(yōu)勢。
　　最后，設(shè)計了旋翼翼型氣流分離合成射流控制的風(fēng)洞試驗。基于翼型表面流動的PIV測速、模型的氣動力測量和邊界層內(nèi)速