JAXA Repository / AIREX 未来へ続く、宙(そら)への英知
63880000.pdf4.24 MB
Other TitlePrediction of helicopter BVI noise considering blade elastic deformation and tip vortex decay
Author(jpn)稲田 喜信; Yang, Choongmo; 岩永 則城; 青山 剛史
Author(eng)Inada, Yoshinobu; Yang, Choongmo; Iwanaga, Noriki; Aoyama, Takashi
Author Affiliation(jpn)宇宙航空研究開発機構 総合技術研究本部 計算科学研究グループ; 宇宙航空研究開発機構 総合技術研究本部 計算科学研究グループ; 計算力学研究センター 技術開発部; 宇宙航空研究開発機構 総合技術研究本部 計算科学研究グループ
Author Affiliation(eng)Japan Aerospace Exploration Agency Computational Science Research Group, Institute of Aerospace Technology; Japan Aerospace Exploration Agency Computational Science Research Group, Institute of Aerospace Technology; Research Center of Computational Mechanics Inc. Technical Development Department; Japan Aerospace Exploration Agency Computational Science Research Group, Institute of Aerospace Technology
Issue Date2008-02-29
PublisherJapan Aerospace Exploration Agency (JAXA)
Publication date2008-02-29
AbstractPredictions of helicopter Blade Vortex Interaction (BVI) noise using three dimensional Euler code with a single blade grid are conducted considering the blade elastic deformation and the tip vortex decay. In the CFD (Computational Fluid Dynamics) calculation, blade motion with elastic deformation is simulated referring to the observed data of blade deformation which were taken in the HART 2 (Second Higher harmonic control Aeroacoustic Rotor Test) test. Scully model and Lamb-Oseen model are used to calculate the swirl velocity of tip vortex under no vortex decay or with vortex decay condition, respectively. Beddoes generalized wake model is used to prescribe the tip vortex positions in the wake. Acoustic analyses based on the Ffowcs-Williams and Hawkings (FW-H) equation are conducted subsequently. Validation of whole calculation is performed by comparing the result from helicopter scaled model experiment and the calculation result with same operating condition. When the blade elastic deformation is considered in the calculation, the results show good agreement with those of HART 2 test in both the blade loading and the BVI noise, although the overestimation of noise peak amplitude exists in the calculation. Consideration of tip vortex decay in the calculation can reduce this overestimation. Consequently, both the consideration of blade elastic deformation and the tip vortex decay are effective for improving the calculation quality, especially the consideration of blade elastic deformation provides considerable effects on this improvement.
ブレードの弾性変形や翼端渦の減衰を考慮した場合のBVI(Blade Vortex Interaction)騒音の予測精度を、単一ブレード用のCFD(Computational Fluid Dynamics)と音響解析プログラムを用いて評価した。ブレードの弾性変形を考慮するため、国際共同で行われたHART 2(Second Higher harmonic control Aeroacoustic Rotor Test)テストにおいて計測された弾性変形のデータに基づいてブレードの運動を再現し、CFD計算を行った。計算格子の外にある他のブレードから放出される翼端渦については、Beddoes generalized wake modelを用いて渦の軌跡を計算し、Scullyモデル(減衰無し)、あるいはLamb-Oseenモデル(減衰有り)を用いて渦による誘導流を与えてCFD計算に反映させた。音響解析ではLighthillの音響アナロジに基づくFfowcs-Williams and Hawkings(FW-H)方程式を用い、CFDによって得られたブレード表面の圧力変動をもとに、任意の観測点における音圧の時間変動を求めた。計算コードの検証は、過去に行われたヘリコプタの騒音計測の結果と、同じ条件で計算した結果とを比較することによって行った。ブレードの弾性変形を考慮した計算では、考慮しない場合に比べてブレード面上の空力荷重の予測精度が大幅に向上し、BVI騒音の予測精度も向上するという結果が得られた。さらに、渦減衰の効果を考慮したLamb-Oseenモデルを用いた計算では、減衰を考慮しないScullyモデルで見られた空力荷重やBVI騒音の過大予測を改善することができた。以上より、BVI騒音の予測においては、ブレードの弾性変形と翼端渦の減衰が計算結果に大きく影響し、両者を同時に考慮することが正確なBVI騒音の数値予測において必須であることを示した。
DescriptionJAXA Research and Development Report
Keywordshelicopter; blade-vortex interaction; BVI noise; rotary wing; noise prediction; wing tip vortex; elastic deformation; vortex decay; computational fluid dynamics; helicopter wake; ヘリコプタ; 翼渦干渉; BVI騒音; 回転翼; 騒音予測; 翼端渦; 弾性変形; 渦減衰; 計算流体力学; ヘリコプタ後流
Document TypeTechnical Report
JAXA Category研究開発報告
Report NoJAXA-RR-07-016

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