程钰锋，李国强，聂万胜

(装备指挥技术学院，北京 101416)

0 引言

螺旋桨的运动过程中，气流相对于叶素的实际合成速度和攻角是随着桨径的变化而变化的，不同桨径处的叶素面临气流速度和攻角都是不同的，因此要求旋转运动的翼型叶素必须在尽量大的速度范围和攻角范围内都有较高的升阻比和较稳定的气动力［1］。影响叶素气动力的重要因素是吸力面的系带分离现象［2］，平流层螺旋桨因其所处的低压低密度环境，叶素的雷诺数较低，更容易发生气流分离现象。因此，选择一个不易发生分离的翼型是高空螺旋桨桨叶设计的关键。本文通过求解N－S方程，SST(Shear－Stress Transport)k－ω两方程湍流模型，比较研究了AH 79－100－A、Eppler 387等8种典型翼型在高、低马赫数和大、小攻角工况下的非定常气动性能。通过比较低雷诺数下不同工况中各翼型的升阻比大小和气动稳定性，得出了适合用于临近空间螺旋桨等旋转桨叶叶素的翼型。本文的工作可为螺旋桨的设计提供参考。

1 数学模型

1.1 控制方程

N－S方程可以写成如下形式:

其中:

理想气体状态方程为:

其中:ρ是气体密度，γ是气体比热比;u、v分别是x、y方向的速度分量;e是单位体积总能，即能量密度，e=ρ［ε+(u2+v2)/2］;ε是单位质量内能。

湍流模型采用SSTk－ω两方程湍流模型，该模型考虑了正交发散项等，所以对近壁面及远壁面都合适，并且更适合对流减压区。详见文献［3］。

1.2 计算方法

采用耦合求解器，首先同时求解连续方程、动力方程和能量方程，然后求解湍流方程。耦合算法的流场比较简单，如图1所示。……