[发明专利]一种直升机旋翼翼型确定方法及系统

权利要求书

1.一种直升机旋翼翼型确定方法，其特征在于，包括：

采用拉丁超立方抽样法随机生成翼型样本点；

依据所述翼型样本点，采用类别形状函数变换法确定翼型的上下翼面表征方程；

依据所述上下翼面表征方程，采用计算流体力学法对所述翼型进行动态特性模拟，得到所述翼型的流场特性；所述流场特性包括升力系数、阻力系数和力矩系数；

采用Kriging模型建立所述翼型样本点和所述流场特性之间的映射关系，并采用最大似然估计法和期望值准则对所述映射关系进行训练，得到训练好的映射关系；

依据所述训练好的映射关系，采用NSGA-Ⅱ算法确定最优翼型样本点；所述最优翼型样本点为最优流场特性对应的翼型样本点；所述最优流场特性包括最优升力系数、最优阻力系数和最优力矩系数；

由所述最优翼型样本点确定旋翼翼型。

2.根据权利要求1所述的一种直升机旋翼翼型确定方法，其特征在于，所述上下翼面表征方程为：

其中，ψ_u＝y_u/c,ψ_l＝y_l/c，ψ_u为翼型的上翼面上的点的无量纲后的纵坐标，ψ_l为翼型的下翼面上的点的无量纲后的纵坐标，y_u为翼型的上翼面上的点的纵坐标，y_l是翼型的下翼面上点的纵坐标，c为翼型弦长；ζ＝x/c，ζ为翼型上的点的无量纲后的横坐标，x是翼型上的点的横坐标；Δz_u为翼型的上翼面无量纲后的后缘厚度，Δz_l为翼型的下翼面无量纲后的后缘厚度，为翼型的上翼面后缘点的纵坐标，为翼型的下翼面后缘点的纵坐标；C(ζ)＝ζ^N1·(1-ζ)^N2，C(ζ)为类函数，N₁和N₂均为常数；为控制翼型上翼面外形的系数，为控制翼型下翼面外形的系数，k为系数的编号，对于第j个翼型样本点i表示变量的编号，f(·)为变换函数；n为系数的总个数；S_k(ζ)为形函数，a为多项式的编号，b为多项式的阶数，a＝0,1,...,b。

3.根据权利要求1所述的一种直升机旋翼翼型确定方法，其特征在于，所述依据所述上下翼面表征方程，采用计算流体力学法对所述翼型进行动态特性模拟，得到所述翼型的流场特性，具体包括：

由所述上下翼面表征方程确定翼型样本点的坐标；

确定初始网格；所述初始网格是由所述翼型样本点的坐标生成的；

依据所述初始网格，采用基于Poisson方程的椭圆方程网格生成方法生成绕翼型的C型结构贴体网格；所述Poisson方程为

其中，(ξ,η)表示计算平面下曲线坐标系中的点，(ξ,η)与物理平面下直线坐标系中的点(ζ,ψ)存在映射关系，P(ξ,η)为正交性控制函数，Q(ξ,η)为疏密程度控制函数；

计算所述C型结构贴体网格中每个网格单元的面积和每个网格单元的体积；

由所述面积、所述体积、守恒变量、对流通量项和粘性通量项，确定流体控制方程；所述流体控制方程为

其中，t为物理时间，F_c为对流通量项，F_v为粘性通量项，Ω为网格单元的体积，S为网格单元的面积，W为守恒变量，

ρ为空气密度，E为总能，H为总焓，p为压强，u为x轴方向上的速度分量，v为y轴方向上的速度分量，V_r为相对运动速度，V_t为网格的移动速度，(n_x,n_y)为网格单元面单位法矢，τ_xx为作用在与x轴垂直的平面上且沿着x轴方向的粘性应力分量，τ_xy为作用在与x轴垂直的平面上且沿着y轴方向的粘性应力分量，τ_yy为作用在与y轴垂直的平面上且沿着y轴方向的粘性应力分量，Θ_x为粘性应力作用项，Θ_y为热传导作用项；

对所述流体控制方程求解；所述流体控制方程的解

由所述流体控制方程的解计算所述翼型的流场特性。