3.2.2　CFD验证

在研究弹载无人机中螺旋桨的转动以及转动给全机带来的气动特性方面的影响之前，首先要对我们即将采用的CFD模拟方法进行验证。为了检验该方法的正确性以及精度，我们又设计了一套实验装置，能够对V0=0条件下多组电机配合螺旋桨组合进行实验。如图3.3所示。

无刷直流电机是一种能将电能转化为机械能的装置，并且它具有振动小、噪声低、红外特征小、易于实现控制等优点。与通常的电机相比起来，它的主要特点是不存在任何电刷，单纯依靠电子调速器来实现电流换向，将输入的直流电转换为交流电来接通线圈，驱动转子实现转动。目前由于此类电机的能量转换效率和实现的转速都较高，很适合为大功率输出的无人机和航模的发动机提供强劲动力。

图3.3　螺旋桨三维视图

图3.4　螺旋桨滑移网格的内外流场

图3.4为螺旋桨滑移网格的内外流场，内流场用一个较小的仅能包裹住近物面的流场，对其布置非结构化网格，并实行加密处理，同时在外部建立一个较大的外流场，对其布置结构化网格，中间层部分采用interface技术实现黏性对接，从而直接生成整个流场。这样不仅可以实现对近物面的区域性局部加密，又可以适当地减少网格总量。螺旋桨自身在转动的同时，把内流场区域要设置成与螺旋桨相同的转速，这就要用到上面提到的滑移网格技术，即要把内流场设为动域，与螺旋桨的相对速度为0，外流场为静域，从而完成整个滑移流场的数值模拟。

实验证明，如表3.1所示，在已知转速的情况下，数学模型计算、CFD模拟和实验值得到的拉力平均误差在5%左右。可以认为转速-拉力函数的精度很高，可以用于螺旋桨气动特性的研究。

表3.1　CFD和理论计算与实验数据的对比