使用虚拟盘模型进行转子建模

此模拟使用叶片单元法对直升机转子作用于机身的效果建模。此方法属于虚拟盘模型。

要对转子建模:
  1. 右键单击连续体 > 物理 1 > 模型 > 虚拟盘 > 虚拟盘节点,并选择新建
  2. 选择虚拟盘 > 虚拟盘节点,并将方法设置为叶片单元法
在可以定义翼型截面和扭曲分布之前,您必须将两个表格数据文件(此处采用 .csv 格式)导入 Simcenter STAR-CCM+
Simcenter STAR-CCM+ 在内部处理提供的翼型截面和扭曲分布的角度数据,并采用 SI 单位(弧度)。在此背景下,您必须根据单位正确指定表格角度数据。

首先,您要验证角度数据的首选单位:

  1. 选择工具 > 单位 > radian 节点,并确保激活首选
    弧度是此模拟角度数据的首选单位。
下面,您要验证扭曲分布和翼型截面表格数据的单位指定。
  1. 使用选择的文本编辑器,打开已下载教程文件 motion 文件夹中的 NACA_0012.csvtwistTable.csv
    您可以看到,twistTable.csv 中的角度按弧度指定。该指定与首选单位设置相对应,无需进一步更改。在 NACA_0012.csv 中,您可以看到按度数指定的角度。为了让 Simcenter STAR-CCM+ 了解该角度数据按度指定且必须转换为弧度,需要为表格数据文件的列标头添加单位指定:
    "AoA (deg)","Cl","Cd","Mach"
    -16,0,0,0
    -16,-1.218,0.09183,0.2
    -16,-1.316,0.08124,0.4
    -16,-1.521,0.07389,0.6
    ...
    
  2. 右键单击工具 > ,然后选择新建表 > 文件表
  3. 导航至已下载教程文件 motion 文件夹中的 NACA_0012.csv,然后单击打开
  4. 创建另一个文件表,并从相同的目录导入 twistTable.csv
您现在可以创建虚拟盘。
  1. 右键单击虚拟盘 > 翼型截面节点,然后选择新建
  2. 编辑虚拟盘节点并设置下列属性:
    节点 属性 设置
    翼型截面 > Airfoil Section 1(翼型截面 1)
    Cl(攻角,马赫数) 输入表 NACA_0012
    表:马赫数 马赫
    表:攻角 AoA
    表:Cl Cl
    Cd(攻角,马赫数) 输入表 NACA_0012
    表:马赫数 马赫
    表:攻角 AoA
    表:Cd Cd
    弦长分布 > 常数 价值 0.066294 m
    扭转分布 方法 表 (r/R)
    表 (r/R) > 表 (r/R) 输入表 扭曲表
    表:数据 扭曲
    表:标准化跨距 r/R
    盘几何 叶片数 4
    内半径 0.207 m
    外半径 0.860552 m
    厚度 0.02 m
    原点 [0.696, 0.051, 0.322] m, m, m
    方向指定 俯仰角与横向角
    横向与俯仰角 俯仰角 -3 度
    旋转速率 旋转速率 $Omega
    跃升法 线性跃升
    线性跃升 开始计数器 1
    结束计数器 100
    初始值 1.0
    盘粘贴指定 总俯仰 7.7 deg
    循环俯仰:余弦分量 -1.8 deg
    循环俯仰:正弦分量 2.3 deg
    虚拟盘修剪选项 仅修剪推力
    虚拟盘分辨率 径向分辨率 30
    方位分辨率 30
    目标推力 目标转子推力 $Thrust
    根据您提供的原点俯仰角Simcenter STAR-CCM+ 创建局部虚拟盘坐标系。虚拟盘产生的推力作用于此坐标系 Z 方向。
您可以可视化局部虚拟盘坐标系和虚拟盘。
  1. 展开工具 > 坐标系 > 直角坐标系 > 局部坐标系并拖放虚拟盘-CSys 1 节点至当前激活的几何场景 1
  2. 选择物理 1 连续体中的虚拟盘节点,然后在虚拟盘中放大。


    您可以看到虚拟盘的尺寸、位置和方向。该方向确定虚拟盘产生的推力的方向。此推力作用于局部虚拟盘坐标系的 Z 方向。
  3. 保存模拟。