题目：基于CFD方法的共轴直升机空气动力学研究

 共轴双旋翼直升机由于存在上、下旋翼之间的气动干扰，其复杂的非定常流动特性为流场仿真、气动性能计算和飞行动力学建模带来了困难。本文针对某型刚性旋翼无人共轴直升机，发展了适用于共轴直升机的CFD计算方法，用于流场模拟和气动力计算。结合组合动量-叶素理论和CFD方法，建立悬停状态下全机气动载荷计算模型和配平算法，为飞控系统提供控制参考值。

        首先，基于单旋翼悬停状态流管截面平均轴向气流速度沿轴向距离的线性近似，将上、下旋翼分别视为处于“定常爬升”状态，利用动量理论和叶素理论，建立全机悬停状态下的气动载荷计算模型和配平算法。并利用多套旋翼系统对共轴双旋翼计算模型进行了验证计算。

        随后，采用ANSYS ICEM软件分别对共轴双旋翼计算域进行非结构网格划分。基于FLUENT软件，利用滑移网格模型模拟双旋翼的反向旋转，采用SST k-ω湍流模型和Coupled算法，建立了共轴双旋翼的非稳态CFD计算方法，进行了验证计算和对样例机旋翼系统的计算。

        对于单独机身，同样基于非结构网格和FLUENT求解器，采用S-A湍流模型和SIMPLE算法，建立了一套稳态CFD计算方法，并进行了验证。对样例机机身在垂直来流状态下的气动力进行了计算，完善气动载荷计算模型和配平算法中关于机身的计算。

        借鉴共轴双旋翼的CFD方法，建立了共轴直升机全机的CFD计算方法，将配平算法得到的操纵值作为CFD计算的初值，代入FLUENT软件进行计算，能够有效减少计算量。通过反复调整和计算，得到了不同高度下全机悬停配平状态和操纵变量，并对气动载荷计算模型和配平算法进行修正。最终确定的计算模型和配平算法可用来进行工程计算，具有一定的精度。