声飞行器螺旋桨的设计方法得到的螺旋桨构型，不仅保证了飞行器在飞行过程中载重、机动性及功率等气动特性要求；而且同时兼顾了噪声特性，能够有效降低飞行器在飞行过程中螺旋桨旋转产生的噪音污染；进一步的，优化飞行器的飞行性能，提高操控者的飞行体验，适用于各种场合。
[0041]进一步的，步骤S200具体包括:
[0042]S201:依据所述叶形的不同雷诺数、不同迎角和预设的螺旋桨几何参数对螺旋桨叶素进行划分，得到两组以上的叶素组；
[0043]S202:对速度系数初始值和各叶素组所对应的雷诺数和迎角进行计算，得到各叶素组对应的机翼空气动力系数和速度系数；
[0044]S203:使用优化算法循环执行步骤S202直至收敛，得到螺旋桨空气动力数据。
[0045]进一步的，步骤S300具体包括:
[0046]S301:依据螺旋桨的空气动力数据中的叶素空气动力参数、所述螺旋桨的几何数据中的螺旋桨半径、转速和观察者位置坐标进行迭代计算，得到延迟时间和相对位矢；
[0047]S302:依据所述延迟时间和相对位矢进行FW-H气动声学方程计算，得到F、M、相对应的时间导数和相对位矢方向投影量；
[0048]S303:利用FW-H气动声学方程近似解计算得到所述螺旋桨的单个叶素的厚度和载荷噪声；
[0049]S304:依据所述螺旋桨的单个叶素的厚度和载荷噪声以及所述螺旋桨的桨叶数量和叶素数量得到所述螺旋桨的厚度和载荷噪声；
[0050]S305:依据所述螺旋桨的厚度和载荷噪声计算得到螺旋桨的平均声压级。
[0051]进一步的，步骤SlOO后还包括将所述叶形在不同雷诺数和不同迎角下相对应的升力系数和阻力系数以表格形式体现。
[0052]进一步的，所述飞行器为小型四旋翼飞行器。
[0053]请参照图2和图3，本发明的实施例一为:
[0054]SlOO:依据预设的飞行器螺旋桨的基本叶形进行CFD计算流体动力学计算，得到所述叶形在不同雷诺数和不同迎角下相对应的升力系数和阻力系数；
[0055]通过预设飞行器螺旋桨的基本叶形，获取计算基础；
[0056]SlOl:将所述叶形在不同雷诺数和不同迎角下相对应的升力系数和阻力系数以表格形式体现。
[0057]S200:依据预设的环境气体流动状态、预设的螺旋桨几何参数，以及所述升力系数和阻力系数进行动量叶素理论计算，得到所述螺旋桨的空气动力数据；
[0058]所述预设的环境气体流动状态指的是预设一飞行器所处的环境，如室内环境、室外环境、室外的大风环境或室外的雨天环境等，每个环境都有与之相对应的特定环境气体流动状态；通过结合计算，获取飞行器的螺旋桨在这一特定环境气体流通状态下的气动特性，为后续计算提供运算基础。
[0059]具体包括:
[0060]S201:依据所述叶形的不同雷诺数、不同迎角和预设的螺旋桨几何参数对螺旋桨叶素进行划分，得到两组以上的叶素组；
[0061]S202:对速度系数初始值和各叶素组所对应的雷诺数和迎角进行计算，得到各叶素组对应的机翼空气动力系数和速度系数；
[0062]S203:使用优化算法循环执行步骤S202直至收敛，得到螺旋桨空气动力数据。
[0063]S300:依据预设的螺旋桨几何参数和所述螺旋桨的空气动力数据进行FW-H气动声学方程计算得到螺旋桨的噪声特性数据；
[0064]具体包括:
[0065]S301:依据螺旋桨的空气动力数据中的叶素空气动力参数、所述螺旋桨的几何数据中的螺旋桨半径R、转速Q和观察者位置坐标进行迭代计算，得到延迟时间和相对位矢；
[0066]S302:依据所述延迟时间和相对位矢进行FW-H气动声学方程计算，得到F、M、相对应的时间导数和相对位矢方向投影量；
[0067]S303:利用FW-H气动声学方程近似解计算得到所述螺旋桨的单个叶素的厚度和载荷噪声；
[0068]S304:依据所述螺旋桨的单个叶素的厚度和载荷噪声以及所述螺旋桨的桨叶数量和叶素数量得到所述螺旋桨的厚度和载荷噪声；
[0069]S305:依据所述螺旋桨的厚度和载荷噪声计算得到螺旋桨的平均声压级。
[0070]S400:调用基于模拟退火思想的优化算法循环执行步骤S200至S300，直至所述噪声特性数据收敛，得到螺旋桨的最佳几何参数。综上所述，本发明提供的一种低噪声飞行器螺旋桨的设计方法得到的螺旋桨构型，不仅保证了飞行器在飞行过程中载重、机动性及功率等气动特性要求；而且同时兼顾了噪声特性，能够有效降低飞行器在飞行过程中螺旋桨旋转产生的噪音污染；进一步的，优化飞行器的飞行性能，提高操控者的飞行体验，适用于各种场合。
[0071]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种低噪声飞行器螺旋桨的设计方法，其特征在于，包括: SlOO:依据预设的飞行器螺旋桨的基本叶形进行CFD计算流体动力学计算，得到所述叶形在不同雷诺数和不同迎角下相对应的升力系数和阻力系数； 5200:依据预设的环境气体流动状态、预设的螺旋桨几何参数，以及所述升力系数和阻力系数进行动量叶素理论计算，得到所述螺旋桨的空气动力数据； 5300:依据预设的螺旋桨几何参数和所述螺旋桨的空气动力数据进行FW-H气动声学方程计算得到螺旋桨的噪声特性数据； S400:调用基于模拟退火思想的优化算法循环执行步骤S200至S300，直至所述噪声特性数据收敛，得到螺旋桨的几何参数。
2.根据权利要求1所述的一种低噪声飞行器螺旋桨的设计方法，其特征在于，步骤S200具体包括: 5201:依据所述叶形的不同雷诺数、不同迎角和预设的螺旋桨几何参数对螺旋桨叶素进行划分，得到两组以上的叶素组； 5202:对速度系数初始值和各叶素组所对应的雷诺数和迎角进行计算，得到各叶素组对应的机翼空气动力系数和速度系数； 5203:使用优化算法循环执行步骤S202直至收敛，得到螺旋桨空气动力数据。
3.根据权利要求1所述的一种低噪声飞行器螺旋桨的设计方法，其特征在于，步骤S300具体包括: 5301:依据螺旋桨的空气动力数据中的叶素空气动力参数、所述预设的螺旋桨的几何数据中的螺旋桨半径、转速和观察者位置坐标进行迭代计算，得到延迟时间和相对位矢； 5302:依据所述延迟时间和相对位矢进行FW-H气动声学方程计算，得到F、M、相对应的时间导数和相对位矢方向投影量； 5303:利用FW-H气动声学方程近似解计算得到所述螺旋桨的单个叶素的厚度和载荷噪声； S304:依据所述螺旋桨的单个叶素的厚度和载荷噪声以及所述螺旋桨的桨叶数量和叶素数量得到所述螺旋桨的厚度和载荷噪声； S305:依据所述螺旋桨的厚度和载荷噪声计算得到螺旋桨的平均声压级。
4.根据权利要求1所述的一种低噪声飞行器螺旋桨的设计方法，其特征在于，步骤SlOO后还包括将所述叶形在不同雷诺数和不同迎角下相对应的升力系数和阻力系数以表格形式体现。
5.根据权利要求1所述的一种低噪声飞行器螺旋桨的设计方法，其特征在于，所述飞行器为小型四旋翼飞行器。
【专利摘要】本发明提供一种低噪声飞行器螺旋桨的设计方法，包括：S100：依据预设的飞行器螺旋桨的基本叶形进行CFD计算流体动力学计算，得到叶形在不同雷诺数和不同迎角下相对应的升力系数和阻力系数；S200：依据预设的环境气体流动状态和螺旋桨几何参数，以及升力系数和阻力系数进行动量叶素理论计算，得到螺旋桨的空气动力数据；S300：依据预设的螺旋桨几何参数和螺旋桨的空气动力数据进行FW-H气动声学方程计算得到螺旋桨的噪声特性数据；S400：调用基于模拟退火思想的优化算法循环执行步骤S200至S300，直至噪声特性数据收敛，得到螺旋桨的最佳几何参数。本发明同时兼顾螺旋桨的功率和噪声问题，极大降低飞行器在飞行过程中产生的噪声。
【IPC分类】B64C11-18
【公开号】CN104843173
【申请号】CN201510280181
【发明人】高建民
【申请人】深圳市高巨创新科技开发有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月27日