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圖 2 氣動(dòng)推進(jìn)（FlightStream）、氣動(dòng)聲學(xué)（FlightStream）和結(jié)構(gòu)（NX Nastran）分析 特別是，使用Bernstein多項(xiàng)式對(duì)eVTOL螺旋槳進(jìn)行幾何建模，將螺旋槳的橫截面數(shù)據(jù)提供給FlightStream組件橫截面（CCS）文件格式。

01 螺旋槳模型 螺旋槳是由INSEAN設(shè)計(jì)的7葉片螺旋槳型號(hào)E1619(如圖1)。

因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行了大量的CFD模擬，研究了螺旋槳尺寸和功率、機(jī)翼展弦比和尺寸、攻角等各種組合。為了減少計(jì)算成本，在Simcenter STAR-CCM+中采用BEM（Blade Element Method）方法將螺旋槳建模為作動(dòng)盤，從而消除了求解葉片幾何形狀的需要，大大降低了模型所需的網(wǎng)格數(shù)量。

當(dāng)高壓空氣從葉片下方移動(dòng)到其上方的低壓區(qū)域時(shí)，環(huán)形螺旋槳會(huì)以渦漩（vortex）的形式運(yùn)動(dòng)。渦漩并不是螺旋槳葉片所獨(dú)有的，它本質(zhì)上是旋轉(zhuǎn)的機(jī)翼。飛機(jī)的機(jī)翼也會(huì)經(jīng)歷渦漩，工程師們已經(jīng)對(duì)翼梢裝置進(jìn)行了大量的研究，盡量減少這種影響。 圖3.

本研究關(guān)注普通的雙葉片螺旋槳，通過(guò)CFD數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，查明了螺旋槳葉片壁的壓力變化以及在不同轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生的噪音大小。２．螺旋槳形狀模型(3)2.1 NACA 4-Digit翼型 本研究使用的螺旋槳如圖1所示。根據(jù)表1，螺旋槳的半徑R為0.15米，中心半徑R0為0.03米。螺旋槳有2片葉片，斷面翼型為NACA 6412。

幾何模型準(zhǔn)備 創(chuàng)建基礎(chǔ)扇區(qū)，在 DesignModeler 或外部 CAD 軟件中，僅建模一個(gè)完整扇區(qū)（例如單個(gè)葉片及其對(duì)應(yīng)的輪轂部分）。 確保扇區(qū)的兩個(gè)邊界（起始面和終止面）與旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸形成的角度為 360°/n（n 為葉片總數(shù)）。例如，對(duì)于 6 葉片風(fēng)扇，單個(gè)扇區(qū)角度為 60°。

根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?zhí)行器操作進(jìn)行建模。對(duì)于虛擬盤體模型，當(dāng)前可實(shí)現(xiàn)四種方法：體積力螺旋槳法，葉片單元法，1D動(dòng)量法，用戶自定義法。作為虛擬盤體模型的一部分，體積力螺旋槳法對(duì)船舶螺旋槳的效應(yīng)進(jìn)行模擬。體積力螺旋槳法主要對(duì)船體和螺旋槳的流場(chǎng)相互作用進(jìn)行仿真。螺旋槳引起的流態(tài)取決于船體周圍的流態(tài)。同樣，船體流受螺旋槳的影響。體積力螺旋槳法可用作DFBI（動(dòng)態(tài)流體相互作用）模擬的一部分。

Research Methods研究方法01槳葉模型根據(jù)獲得的DTMB P4119螺旋槳的型值表，進(jìn)行幾何建模。螺旋槳直徑為0.3048米，葉片數(shù)為3。完成標(biāo)準(zhǔn)尺寸的螺旋槳建模后，以螺旋槳中心為基準(zhǔn)點(diǎn)，按比例縮小，縮放因子為0.657894。縮放后的直徑為D=0.2米。縮小比例的螺旋槳的主要特征如表1所示。

壽宸等設(shè)計(jì)了直線型葉片、偏轉(zhuǎn)直葉片、圓弧葉片、對(duì)數(shù)螺旋葉片的四種人工心臟泵，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)數(shù)螺旋葉片人工心臟泵產(chǎn)生的溶血值低于其他三種人工心臟泵。胡婉倩等研究了流量和葉片出口寬度對(duì)離心式人工心臟泵溶血的影響，通過(guò)仿真對(duì)泵內(nèi)的剪切應(yīng)力進(jìn)行了分析，同時(shí)對(duì)溶血值進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

考慮到所需的推力，螺旋槳葉片使用 Fidelity 的參數(shù)化建模器進(jìn)行建模。從原始幾何體中提取多個(gè)部分并堆疊在一起以構(gòu)建 3D 葉片。提供了適當(dāng)?shù)呐で植家源_保參數(shù)化刀片盡可能接近原始幾何形狀。該設(shè)置受益于這種無(wú)人機(jī)幾何結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性：只有四分之一的無(wú)人機(jī)需要包含在計(jì)算域中，因此只有一只手臂。所選的域定義代表了一個(gè)實(shí)際案例，對(duì)應(yīng)于懸停高度足以忽略任何地面效應(yīng)的“自由空氣”模擬。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果來(lái)自于開放水域，在拖曳水池中螺旋槳恒定轉(zhuǎn)速為15轉(zhuǎn)每秒。通過(guò)改變?nèi)肓魉俣葋?lái)測(cè)試不同的推進(jìn)系數(shù)（J），并測(cè)量每次運(yùn)行時(shí)葉片的推力和扭矩。根據(jù)這些測(cè)量結(jié)果，確定開放水域特性，如推力系數(shù)（KT）、扭矩系數(shù)（KQ）和開放水域效率（η0）。

2、根據(jù)葉片參數(shù)構(gòu)建葉片模型 3、導(dǎo)入TurboGrid里，設(shè)置Shroud Tip等參數(shù)，取消“suspended object updates”選項(xiàng)，完成葉輪流道網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的劃分。 4 、選擇拓?fù)鋬?yōu)化方式，雙擊Topology set進(jìn)行選擇。