直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法、装置、设备及介质与流程

1.本发明涉及计算流体力学领域，特别是涉及一种直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法、装置、设备及介质。

背景技术：

2.直升机被广泛的应用于国计民生各个领域。旋翼是直升机的主要动力部件，为直升机提供向上的拉力，以及向前的推动力。在不同的相位，旋翼桨叶的姿态也不同，桨叶与来流的相对位置也不同，桨叶上的载荷分布千差万别。将旋翼旋转一圈，桨叶在不同相位上的载荷分布计算、收集并整理在一起，便可得到所谓的桨盘载荷。桨盘载荷分布可用于评估直升机气动性能、以及作为优化旋翼设计的输入，对于提升直升机性能意义重大。
3.在直升机计算流体力学（computational fluid dynamics，cfd）领域中，计算桨盘载荷时，一般需要存储旋翼旋转一周不同时刻的空间流场，其中每个时刻的旋翼都处于特定的相位。然后，分别对每个时刻的空间流场进行处理，得到对应相位的桨叶载荷分布，从而生成桨盘载荷。
4.上述生成桨盘载荷方法的不足之处有：需要存储一个周期内不同时刻的流场文件，对硬件存储空间要求高；只能计算完成后生成桨盘载荷，不能实时监控桨盘载荷的变化；若要得到cfd计算过程中，旋翼桨盘载荷的完整变化过程，还需要存储整个cfd计算过程所有物理时刻的流场，而不是最后一个旋转周期所包含物理时刻的流场，进一步增加了硬盘存储要求和处理时间；旋翼一般有多片桨叶，这种方法无法在一个时刻得到多个相位的截面力分布。

技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法、装置、设备及介质，可以实时生成桨盘载荷结果，无需存储整个计算过程所有物理时刻的流场文件，数据处理效率高，对硬件存储空间要求低。其具体方案如下：一种直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法，包括：生成每片桨叶不同展向位置的截面翼型离散点；计算并存储每片桨叶的物面网格和截面翼型离散点之间的插值关系；根据存储的所述插值关系，利用非定常cfd模拟实时获取每片桨叶不同展向位置截面翼型离散点上的压力系数；根据获取的所述压力系数，积分得到截面力分布，以实时生成桨盘载荷结果。
6.优选地，在本发明实施例提供的上述直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法中，生成每片桨叶不同展向位置的截面翼型离散点，包括：选取一片桨叶，设置选取出的桨叶的物面处于0相位位置，并设置选取出的桨叶对应的三个气动力方向单位向量；沿着0相位桨叶展向方向选择多个站位，在各站位中基于垂直与所述展向方向的
平面，切桨叶得到截面翼型，并将截面翼型离散成离散点；将除选取出的桨叶之外的其他桨叶的物面依次绕旋翼转轴旋转到0相位位置，得到对应的截面翼型离散点。
7.优选地，在本发明实施例提供的上述直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法中，根据存储的所述插值关系，利用非定常cfd模拟实时获取每片桨叶不同展向位置截面翼型离散点上的压力系数，包括：设定旋翼旋转一周的物理时间步；所述物理时间步的数量为桨叶总片数的整数倍；在进行当前物理时间步的非定常cfd模拟的过程中，将桨叶贴体网格旋转到对应的相位，并通过重叠网格方法交换桨叶贴体网格与背景网格的流场变量；同时，根据存储的所述插值关系，将桨叶贴体网格上的静压插值到截面翼型离散点上，获取当前物理时间步上每片桨叶不同展向位置截面翼型离散点上的压力系数。
8.优选地，在本发明实施例提供的上述直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法中，根据存储的所述插值关系，将桨叶贴体网格上的静压插值到截面翼型离散点上，获取当前物理时间步上每片桨叶不同展向位置截面翼型离散点上的压力系数，包括：对于每片桨叶的每个壁面网格点，确定包含该壁面网格点的空间网格单元；将确定的所述空间网格单元上的静压进行算数平均，赋值到该壁面网格点上，计算当前物理时间步上每片桨叶壁面网格点上的压力系数；根据计算出的每片桨叶壁面网格点上的压力系数和存储的所述插值关系，获取当前物理时间步上每片桨叶不同展向位置截面翼型离散点上的压力系数。
9.优选地，在本发明实施例提供的上述直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法中，采用第一公式计算当前物理时间步上每片桨叶壁面网格点上的压力系数；所述第一公式为：
10.其中，p为网格点上的静压，为参考压力，为参考声速，c
p
为压力系数，m为来流马赫数。
11.优选地，在本发明实施例提供的上述直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法中，根据获取的所述压力系数，积分得到截面力分布，包括：将截面翼型分割为个数与截面翼型离散点总个数相同的小线段；计算各所述小线段的表示向量；计算各所述小线段中心处的压力系数和坐标；根据各所述小线段的表示向量，计算各所述小线段沿展向延伸单位长度形成的面矢量；根据计算出的所述面矢量，中心处的压力次数和坐标，设定的参考坐标、参考面积和参考长度，以及离散点总个数，得到截面翼型对应的截面力和力矩。
12.优选地，在本发明实施例提供的上述直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法中，在得到截面翼型对应的截面力和力矩之后，还包括：根据得到的所述截面力和力矩，以及设置的三个气动力方向单位向量，得到每片
桨叶在每个展向位置上的截面力系数分布；将每片桨叶上的截面力系数分布存储在每片桨叶在当前物理时间步对应的相位上；输出所有相位的桨叶截面力系数分布作为桨盘载荷结果。
13.本发明实施例还提供了一种直升机旋翼桨盘载荷实时生成装置，包括：离散点生成模块，用于生成每片桨叶不同展向位置的截面翼型离散点；插值关系计算模块，用于计算并存储每片桨叶的物面网格和截面翼型离散点之间的插值关系；压力系数获取模块，用于根据存储的所述插值关系，利用非定常cfd模拟实时获取每片桨叶不同展向位置截面翼型离散点上的压力系数；桨盘载荷生成模块，用于根据获取的所述压力系数，积分得到截面力分布，以生成桨盘载荷结果。
14.本发明实施例还提供了一种直升机旋翼桨盘载荷实时生成设备，包括处理器和存储器，其中，所述处理器执行所述存储器中存储的计算机程序时实现如本发明实施例提供的上述直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法。
15.本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例提供的上述直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法。
16.从上述技术方案可以看出，本发明所提供的一种直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法，包括：生成每片桨叶不同展向位置的截面翼型离散点；计算并存储每片桨叶的物面网格和截面翼型离散点之间的插值关系；根据存储的插值关系，利用非定常cfd模拟实时获取每片桨叶不同展向位置截面翼型离散点上的压力系数；根据获取的压力系数，积分得到截面力分布，以实时生成桨盘载荷结果。
17.本发明提供的上述直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法，首先在非定常cfd模拟之前，生成桨叶截面离散点，计算并存储其与桨叶物面网格之间的插值关系；然后在非定常计算过程中，利用存储的插值关系在桨叶发生运动时实时获取每片桨叶不同展向位置截面翼型离散点上的压力系数，并通过积分得到截面力分布，从而实时生成桨盘载荷结果，整个过程自动化，可在同一时刻获取每片桨叶对应的截面力分布信息，无需存储整个计算过程所有物理时刻的流场文件，数据处理效率高，对硬件存储空间要求低。
18.此外，本发明还针对直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法提供了相应的装置、设备及计算机可读存储介质，进一步使得上述方法更具有实用性，该装置、设备及计算机可读存储介质具有相应的优点。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
20.图1为本发明实施例提供的直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的直升机旋翼计算网格的示意图；图3为本发明实施例提供的旋翼物面网格的示意图；图4为本发明实施例提供的气动力方向单位向量的示意图；图5为本发明实施例提供的某片旋翼桨叶不同展向位置的截面翼型离散点的示意图；图6为本发明实施例提供的某个截面翼型离散点编号的示意图；图7为本发明实施例提供的某片旋翼桨叶物面网格点压力系数计算的示意图；图8a至图8f分别为本发明实施例提供的不同物理时间步的桨盘载荷结果示意图；图9为本发明实施例提供的直升机旋翼桨盘载荷实时生成装置的结构示意图。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.本发明提供一种直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法，如图1所示，包括以下步骤：s101、生成每片桨叶不同展向位置的截面翼型离散点；在执行步骤s101之前，还可以包括：生成直升机旋翼计算网格。如图2所示，对每片桨叶生成各自的贴体网格，贴体网格落在背景网格里面。若计算过程中考虑直升机机身，则背景网格为机身网格；若不考虑机身，则背景网格中没有物面。在执行步骤s102时，可以针对某片桨叶，生成当前相位不同展向位置的截面翼型离散点并输出，然后将其他桨叶绕旋翼转轴旋转，转至某片桨叶的当前相位，以生成对应的截面翼型离散点。
23.s102、计算并存储每片桨叶的物面网格和截面翼型离散点之间的插值关系；需要指出的是，旋转每片桨叶的物面网格点，并没有改变物面网格点的相互连接关系，以及其编号，所以基于旋转后的物面点计算的插值关系，也适用于旋转前的物面网格点。步骤s102存储的插值关系在后续的计算过程中不再发生改变。
24.s103、根据存储的插值关系，利用非定常cfd模拟实时获取每片桨叶不同展向位置截面翼型离散点上的压力系数；在执行步骤s103时，在非定常计算过程中，桨叶发生挥舞/摆振/扭转和变形运动，可以通过步骤s102存储的插值关系实时获取每片桨叶不同展向位置截面翼型离散点上的压力系数。
25.s104、根据获取的压力系数，积分得到截面力分布，以实时生成桨盘载荷结果。
26.需要说明的是，当桨叶转动1/n（n为桨叶片数）周，可以获得整个旋转平面的桨盘载荷，随后在计算中桨盘载荷随相位不断刷新，最终收敛到稳定值。
27.在本发明实施例提供的上述直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法中，首先在非定常cfd模拟之前，生成桨叶截面离散点，计算并存储其与桨叶物面网格之间的插值关系；然后在非定常计算过程中，利用存储的插值关系在桨叶发生运动时实时获取每片桨叶不同展向位置截面翼型离散点上的压力系数，并通过积分得到截面力分布，从而实时生成桨盘载荷结果，整个过程自动化，可在同一时刻获取每片桨叶对应的截面力分布信息，无需存储整个
计算过程所有物理时刻的流场文件，数据处理效率高，对硬件存储空间要求低。
28.进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法中，步骤s101生成每片桨叶不同展向位置的截面翼型离散点，具体可以包括：首先，选取一片桨叶，设置选取出的桨叶的物面处于0相位位置，并设置选取出的桨叶对应的三个气动力方向单位向量；沿着0相位桨叶展向方向选择多个站位，在各站位中基于垂直与展向方向的平面，切桨叶得到截面翼型，并将截面翼型离散成离散点；然后，将除选取出的桨叶之外的其他桨叶的物面依次绕旋翼转轴旋转到0相位位置，得到对应的截面翼型离散点。
29.图3示出了旋翼桨叶物面网格示意图，这个例子里旋翼的桨叶个数为4，所以有4个桨叶物面。从4个桨叶中可选取一片桨叶，如图4所示，将该桨叶的相位设置为0相位，并设置该桨叶对应的三个力方向的单位向量；其中，单位向量相互正交。接下来，沿着0相位桨叶展向方向（方向）可选择多个站位，站位数为nr。如图5所示，在每个站位，基于垂直于的平面，切桨叶可得到一个截面翼型a，并将截面翼型a离散为离散点。同时，设置不同站位计算气动力系数的参考坐标、参考长度l
ref,i
和参考面积s
ref,i
，其中i=1,2,
…
, nr。
30.随后，可以对每个截面翼型离散点进行编号。如图6所示，以某个截面翼型为例，按照右手定则，其离散点的编号方向，与方向相反。需要指出的是，不同截面翼型的离散点个数可以不同，但每个截面翼型离散点的密度都需要足以用于表示桨叶上的气动力变化。
31.在实际应用中，可以设桨叶个数为n
blade
，将0相位桨叶的编号设为1，沿着旋翼旋转方向，依次将其他桨叶编号为2,
…
,n
blade
。
32.通过0号进程读入截面翼型离散点。针对每片桨叶的物面网格点，首先收集到0号进程，再通过绕旋翼转轴旋转，转回到0相位。在0号进程，针对每片桨叶在0相位物面网格和截面翼型离散点，计算物面网格向离散点插值的插值关系，即：针对某一个离散点，与其有关的物面网格点，以及这些物面网格点上的物理量向该离散点插值时的权重系数。
33.在具体实施时，在本发明实施例提供的上述直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法中，步骤s103根据存储的插值关系，利用非定常cfd模拟实时获取每片桨叶不同展向位置截面翼型离散点上的压力系数，具体可以包括以下步骤：首先，设定旋翼旋转一周的物理时间步；物理时间步的数量为桨叶总片数的整数倍。具体地，设置旋翼旋转一周的物理时间步数为正整数nphase，要求nphase是n
blade
的整数倍。旋翼旋转一圈的时间除以nphase为非定常计算的时间步长。可以理解的是，在cfd计算中，旋翼旋转一圈计算了nphase个相位。在统计桨盘载荷时，可以为这nphase个相位的展向截面力分布开辟数组bladeforce(nphase,nr,6)，存储这nphase个相位的nr个截面位置的六分量力。其中，六分量力为三个方向的力系数和三个方向的力矩系数。
34.然后，在进行当前物理时间步的非定常cfd模拟的过程中，将桨叶贴体网格旋转到对应的相位，并通过重叠网格方法交换桨叶贴体网格与背景网格的流场变量。具体地，在非定常计算的每一个物理时间步，都可以将旋翼贴体网格旋转到对应的相位；在该相位，根据
桨叶挥舞、变矩等运动规律，将贴体网格以刚体运动的形式转移到对应位置；进行cfd计算时，通过重叠网格技术交换旋翼桨叶贴体网格与背景网格的流场变量。
35.同时，根据存储的插值关系，将桨叶贴体网格上的静压插值到截面翼型离散点上，获取当前物理时间步上每片桨叶不同展向位置截面翼型离散点上的压力系数。
36.在具体实施时，如图7所示，对于每片桨叶的每个壁面网格点，需要确定与其相邻的空间网格单元有哪些，即哪些空间网格单元的格点包含了该壁面网格格点；将确定的这些空间网格单元上的静压进行算数平均，赋值到该壁面网格点上，计算当前物理时间步上每片桨叶壁面网格点上的压力系数；并将获取的每片桨叶壁面网格点上的压力系数发送到0号进程。之后，根据计算出的每片桨叶壁面网格点上的压力系数和存储的插值关系，获取当前物理时间步上每片桨叶不同展向位置截面翼型离散点上的压力系数。
37.在具体实施时，可以采用第一公式计算当前物理时间步上每片桨叶壁面网格点上的压力系数；第一公式为：
38.其中，p为网格点上的静压，为参考压力，为参考声速，c
p
为压力系数，m为来流马赫数。
39.在具体实施时，在本发明实施例提供的上述直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法中，步骤s104根据获取的压力系数，积分得到截面力分布，具体可以包括：以某个截面翼型为例，如图6所示，其离散点总个数为n。已知这n个离散点的坐标为，离散点上的压力系数为。不失一般性，假设此截面为第j个截面，则对应的参考坐标、参考长度和参考面积分别为。
40.首先，将截面翼型分割为个数与截面翼型离散点总个数相同的小线段；即将截面翼型分割为n个小线段。
41.然后，计算各小线段的表示向量： (2)之后，计算各小线段中心处的压力系数fi和坐标：(3)
ꢀ
(4)再根据各小线段的表示向量，中心处的压力次数fi和坐标，设定的参考坐标、参考面积s
ref,j 和参考长度l
ref,j
，以及离散点总个数n，得到截面翼型对应的截面力和力矩：(6)(7)由于翼型离散点位于0相位的桨叶上，所有桨叶上的压力系数都是基于该翼型离散点进行计算，这就保证了不同相位的气动力系数计算的统一性。
42.进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法中，在得到截面翼型对应的截面力和力矩之后，还可以包括：首先，根据得到的截面力和力矩，以及设置的三个气动力方向单位向量，得到每片桨叶在每个展向位置上的截面力系数分布（即六分量力系数）：(8) (9) (10)(11) (12) (13)然后，将每片桨叶上的截面力系数分布存储在每片桨叶在当前物理时间步对应的相位上；即：将当前物理时间步上，不同桨叶的截面力载荷分布存储在不同相位上。
43.第k号桨叶在初始0时刻的相位编号为：(14)不失一般性，假设当前物理时间步为n
step
，则第i号桨叶截面力对应的相位为：
(15)则由式(8)至(13)中得到的六分量力系数可以存储在数组bladeforce中，如下： (16)(17) (18)(19)(20)(21)这样，n
blade
片桨叶，在同一时刻，刷新了桨盘载荷四个相位的值。
44.最后，输出所有相位的桨叶截面力系数分布作为桨盘载荷结果。
45.具体地，以二维图形式输出桨盘载荷。其中，在极坐标系下，第phase个相位，第j个站位的径向位置和周向角分别为： (22) (23)在二维笛卡尔坐标系下的坐标为： (24) (25)将数组bladeforce的数据，映射到式(22)至(25)所示的坐标上，便可得到当前时刻的实时桨盘载荷。
46.下面以某直升机旋翼桨盘载荷计算为例，对本发明实施例提供的上述直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法进行说明，具体步骤如下：步骤一、生成图2示出的旋翼的计算网格。
47.步骤二、选取某片桨叶，设置其物面处于0相位位置。如图4所示，对该片桨叶，设置其计算气动力的三个方向的单位向量。
48.步骤三、沿着0相位桨叶展向方向（方向）选择多个站位，站位数为nr。如图5所示，在每个站位，基于垂直于的平面，切桨叶得到一个截面翼型，并将截面翼型离散为离散点。
49.步骤四、对每个截面翼型离散点进行编号。如图6所示，以某个截面翼型为例，按照右手定则，其离散点的编号方向，与方向相反。
50.步骤五、将每片桨叶的物面旋转到0相位位置，传到0进程。然后计算每片桨叶对翼
型离散点的插值关系，存储在0进程。此插值关系在本次模拟中不再发生变化。
51.步骤六、设置旋翼桨叶旋转一圈，需计算120个物理时间步。开始非定常cfd模拟，旋翼桨叶网格与背景网格之间通过重叠网格技术交换数据。
52.步骤七、在完成一个物理时间步的模拟后，将桨叶贴体网格上的静压插值到截面翼型离散点上，计算截面翼型离散点上的压力系数。
53.步骤八、基于截面翼型离散点上的压力系数，计算每片桨叶在每个展向站位上的六分量力系数，即桨叶上的截面力系数分布。
54.步骤九、将每片桨叶上的截面力系数分布，存储在其在当前时刻对应相位。
55.步骤十、输出所有相位的桨叶截面力系数分布，即桨盘载荷。图8a示出了物理时间步为9的桨盘载荷结果（）。图8b示出了物理时间步为19的桨盘载荷结果（）。图8c示出了物理时间步为29的桨盘载荷结果（）。图8d示出了物理时间步为39的桨盘载荷结果（）。图8e示出了物理时间步为49的桨盘载荷结果（）。图8f示出了物理时间步为59的桨盘载荷结果（）。从图8c可以看出当桨叶转动1/4周，可以获得整个旋转平面的桨盘载荷。从图8f可以看出桨盘载荷收敛到了稳定值。
56.基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种直升机旋翼桨盘载荷实时生成装置，由于该装置解决问题的原理与前述一种直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法相似，因此该装置的实施可以参见直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法的实施，重复之处不再赘述。
57.在具体实施时，本发明实施例提供的直升机旋翼桨盘载荷实时生成装置，如图9所示，具体包括：离散点生成模块11，用于生成每片桨叶不同展向位置的截面翼型离散点；插值关系计算模块12，用于计算并存储每片桨叶的物面网格和截面翼型离散点之间的插值关系；压力系数获取模块13，用于根据存储的插值关系，利用非定常cfd模拟实时获取每片桨叶不同展向位置截面翼型离散点上的压力系数；桨盘载荷生成模块14，用于根据获取的压力系数，积分得到截面力分布，以生成桨盘载荷结果。
58.在本发明实施例提供的上述直升机旋翼桨盘载荷实时生成装置中，可以通过上述四个模块的相互作用，能够在同一时刻获取每片桨叶对应的截面力分布信息，实时生成桨盘载荷结果，无需存储整个计算过程所有物理时刻的流场文件，数据处理效率高，对硬件存储空间要求低。
59.关于上述各个模块更加具体的工作过程可以参考前述实施例公开的相应内容，在此不再进行赘述。
60.相应地，本发明实施例还公开了一种直升机旋翼桨盘载荷实时生成设备，包括处理器和存储器；其中，处理器执行存储器中存储的计算机程序时实现前述实施例公开的直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法。关于上述方法更加具体的过程可以参考前述实施例中公开的相应内容，在此不再进行赘述。
61.进一步地，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序；计算机程序被处理器执行时实现前述公开的直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法。关于上述方法
更加具体的过程可以参考前述实施例中公开的相应内容，在此不再进行赘述。
62.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置、设备、存储介质而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
63.专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
64.结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（ram）、内存、只读存储器（rom）、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
65.综上，本发明实施例提供的一种直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法，包括：生成每片桨叶不同展向位置的截面翼型离散点；计算并存储每片桨叶的物面网格和截面翼型离散点之间的插值关系；根据存储的插值关系，利用非定常cfd模拟实时获取每片桨叶不同展向位置截面翼型离散点上的压力系数；根据获取的压力系数，积分得到截面力分布，以实时生成桨盘载荷结果。上述直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法，可在同一时刻获取每片桨叶对应的截面力分布信息，无需存储整个计算过程所有物理时刻的流场文件，数据处理效率高，对硬件存储空间要求低。此外，本发明还针对直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法提供了相应的装置、设备及计算机可读存储介质，进一步使得上述方法更具有实用性，该装置、设备及计算机可读存储介质具有相应的优点。
66.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
67.以上对本发明所提供的直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法、装置、设备及介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：

1.一种直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法，其特征在于，包括：生成每片桨叶不同展向位置的截面翼型离散点；计算并存储每片桨叶的物面网格和截面翼型离散点之间的插值关系；根据存储的所述插值关系，利用非定常cfd模拟实时获取每片桨叶不同展向位置截面翼型离散点上的压力系数；根据获取的所述压力系数，积分得到截面力分布，以实时生成桨盘载荷结果。2.根据权利要求1所述的直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法，其特征在于，生成每片桨叶不同展向位置的截面翼型离散点，包括：选取一片桨叶，设置选取出的桨叶的物面处于0相位位置，并设置选取出的桨叶对应的三个气动力方向单位向量；沿着0相位桨叶展向方向选择多个站位，在各站位中基于垂直与所述展向方向的平面，切桨叶得到截面翼型，并将截面翼型离散成离散点；将除选取出的桨叶之外的其他桨叶的物面依次绕旋翼转轴旋转到0相位位置，得到对应的截面翼型离散点。3.根据权利要求2所述的直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法，其特征在于，根据存储的所述插值关系，利用非定常cfd模拟实时获取每片桨叶不同展向位置截面翼型离散点上的压力系数，包括：设定旋翼旋转一周的物理时间步；所述物理时间步的数量为桨叶总片数的整数倍；在进行当前物理时间步的非定常cfd模拟的过程中，将桨叶贴体网格旋转到对应的相位，并通过重叠网格方法交换桨叶贴体网格与背景网格的流场变量；同时，根据存储的所述插值关系，将桨叶贴体网格上的静压插值到截面翼型离散点上，获取当前物理时间步上每片桨叶不同展向位置截面翼型离散点上的压力系数。4.根据权利要求3所述的直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法，其特征在于，根据存储的所述插值关系，将桨叶贴体网格上的静压插值到截面翼型离散点上，获取当前物理时间步上每片桨叶不同展向位置截面翼型离散点上的压力系数，包括：对于每片桨叶的每个壁面网格点，确定包含该壁面网格点的空间网格单元；将确定的所述空间网格单元上的静压进行算数平均，赋值到该壁面网格点上，计算当前物理时间步上每片桨叶壁面网格点上的压力系数；根据计算出的每片桨叶壁面网格点上的压力系数和存储的所述插值关系，获取当前物理时间步上每片桨叶不同展向位置截面翼型离散点上的压力系数。5.根据权利要求4所述的直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法，其特征在于，采用第一公式计算当前物理时间步上每片桨叶壁面网格点上的压力系数；所述第一公式为：其中，p为网格点上的静压，为参考压力，为参考声速，c
p
为压力系数，m为来流马赫数。6.根据权利要求5所述的直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法，其特征在于，根据获取的
所述压力系数，积分得到截面力分布，包括：将截面翼型分割为个数与截面翼型离散点总个数相同的小线段；计算各所述小线段的表示向量；计算各所述小线段中心处的压力系数和坐标；根据各所述小线段的表示向量，计算各所述小线段沿展向延伸单位长度形成的面矢量；根据计算出的所述面矢量，中心处的压力次数和坐标，设定的参考坐标、参考面积和参考长度，以及离散点总个数，得到截面翼型对应的截面力和力矩。7.根据权利要求6所述的直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法，其特征在于，在得到截面翼型对应的截面力和力矩之后，还包括：根据得到的所述截面力和力矩，以及设置的三个气动力方向单位向量，得到每片桨叶在每个展向位置上的截面力系数分布；将每片桨叶上的截面力系数分布存储在每片桨叶在当前物理时间步对应的相位上；输出所有相位的桨叶截面力系数分布作为桨盘载荷结果。8.一种直升机旋翼桨盘载荷实时生成装置，其特征在于，包括：离散点生成模块，用于生成每片桨叶不同展向位置的截面翼型离散点；插值关系计算模块，用于计算并存储每片桨叶的物面网格和截面翼型离散点之间的插值关系；压力系数获取模块，用于根据存储的所述插值关系，利用非定常cfd模拟实时获取每片桨叶不同展向位置截面翼型离散点上的压力系数；桨盘载荷生成模块，用于根据获取的所述压力系数，积分得到截面力分布，以生成桨盘载荷结果。9.一种直升机旋翼桨盘载荷实时生成设备，其特征在于，包括处理器和存储器，其中，所述处理器执行所述存储器中存储的计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法。

技术总结

本申请涉及计算流体力学领域，公开了一种直升机旋翼桨盘载荷实时生成方法、装置、设备及介质，该方法包括：首先，生成每片桨叶不同展向位置的截面翼型离散点；计算并存储每片桨叶的物面网格和截面翼型离散点之间的插值关系；然后，根据存储的插值关系，利用非定常CFD模拟实时获取每片桨叶不同展向位置截面翼型离散点上的压力系数；最后，根据获取的压力系数，积分得到截面力分布，以实时生成桨盘载荷结果。这样可在同一时刻获取每片桨叶对应的截面力分布信息，进而实时生成桨盘载荷，无需存储整个计算过程所有物理时刻的流场文件，数据处理效率高，对硬件存储空间要求低。对硬件存储空间要求低。对硬件存储空间要求低。