Numerical Analysis of RPM effect on Dynamic Stall Phenomena on Helicopter Rotor at High Thrust Forward Flight
Analyse Numérique de l'effet du RPM sur le décochage dynamique observé sur un rotor d'hélicoptère lors d'un vol d'avancement à forte charge
Résumé
Dynamic stall is a highly complex phenomenon characterized by unsteady massive separated flow. It limits the flight envelope of helicopters by generating vibrations and large dynamic loads which can lead to fatigue and structural failure of blades. Dynamic stall involves several mechanisms which make the numerical prediction of stall difficult and the understanding of the phenomenon still incomplete. A loose coupling methodology between a Computational Fluid Dynamics and a Comprehensive Analysis codes is used to simulate the problem. Three stalled flight conditions have been selected in the wind tunnel 7A rotor test data to investigate the RPM effect on the dynamic stall onset and the related mechanisms. The lower the RPM, the more severe the stall is. A double stall has been observed on the lowest RPM case. The coupled simulations are in satisfactory agreement with experiment and are used to identify the mechanisms leading to stall. Simulations indicate that the blade-vortex interaction is an important factor in triggering the different stall events in these configurations.
Le décrochage dynamique est un phénomène complexe caractérisé par d'importants décollements de la couche limite. Il constitue une limite du domaine de vol des hélicoptères puisqu'il génère des vibrations ainsi que de fortes variations de charge sur les pales ce qui peut mener à la fatigue puis à la rupture de celles-ci. La prédiction du décrochage dynamique à l'aide d'outils de simulation est toujours difficile puisque de nombreux phénomènes complexes sont impliqués ainsi la compréhension du décrochage dynamique reste encore incomplète. Dans cette étude, des simulations de couplage faible entre le code de CFD elsA et le code de structure HOST sont réalisées sur trois configurations de vol issues d'essais en souffleries à Modane. L'objectif étant d'évaluer l'influence du RPM sur l'apparition du décrochage. Il est montré que plus le RPM est faible, plus le décrochage est intense. En effet, deux événements de décrochage successifs sont observés dans le cas avec le plus faible RPM. Les simulations sont en très bon accord avec les résultats expérimentaux et peuvent donc être exploités pour une analyse des mécanismes du décrochage. Il est montré également que l’interaction pale – tourbillons semble être un facteur important dans le déclenchement du décrochage.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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