四旋翼飞行器悬停相互作用气动学的OpenFOAM重叠网格数值研究
流体动力学
2023-08-09 v1
摘要
本研究对四旋翼飞行器悬停时的相互作用气动学进行了数值研究。主要目标是理解多旋翼飞行器非定常空气载荷相关的主要流动结构。采用重叠网格方法，利用OpenFOAM流动求解器在非定常模拟中解析流动结构。当前计算研究表明，四旋翼各部件间的气动相互作用强烈影响转子尾迹，生成有趣的涡结构。近距离排布的多旋翼产生由转子叶尖涡合并而成的Ω形涡结构。当前四旋翼的机身将四个转子的尾迹流偏向飞行器中心。此类相互作用气动学，即转子-转子与转子-机身相互作用，在转子旋转过程中改变了转子叶片的来流条件。因此，四旋翼每转经历非定常空气载荷。我们的研究表明，典型四旋翼将经历8/rev推力变化，这是转子上的4/rev推力变化与机身上的2/rev波动的综合结果。当前对相互作用气动学的理解有助于设计可靠高效的多旋翼飞行器。
引用
@article{arxiv.2308.04326,
title = {Numerical Study on Interactional Aerodynamics of a Quadcopter in Hover with Overset Mesh in OpenFOAM},
author = {Young Min Park and Solkeun Jee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.04326},
year = {2023}
}