適于旋翼CFD模擬的高效預定邊界運動嵌套網格方法

李 鵬，招啟軍，王 博

（南京航空航天大學直升機旋翼動力學國家級重點實驗室，江蘇南京 210016）

適于旋翼CFD模擬的高效預定邊界運動嵌套網格方法

李 鵬，招啟軍＊，王 博

（南京航空航天大學直升機旋翼動力學國家級重點實驗室，江蘇南京 210016）

通過引入新的預定邊界嵌套策略，并結合提出的“逆向邊界”和“Local Direct-Map”（LDP）技術，建立了一套預定邊界嵌套網格方法?！澳嫦蜻吔纭蓖ㄟ^預估計算對邊界進行動態(tài)調整克服了透視圖方法很難明確避開流動非線性區(qū)的缺點；LDP方法解決了傳統(tǒng)的基于Inverse-map透視圖嵌套方法中分辨率與計算效率矛盾的問題。對不同操縱特性下相同嵌套網格的洞邊界分布特性進行檢驗，結果表明預定邊界嵌套方法保持了高魯棒性并且嵌套效率提高了16.7倍。為進一步驗證對非線性流場模擬的有效性以及對旋翼復雜運動的適應性，建立了一套適用于旋翼非定常流場計算的可壓雷諾平均N-S方程數值模擬方法，分別對懸停和前飛狀態(tài)下的C-T旋翼和UH-60A旋翼進行了數值分析。模擬結果與試驗值吻合較好，表明了預定邊界嵌套網格方法能夠有效地用于旋翼非定常流場和氣動特性的數值模擬分析。

旋翼；非定常流場；運動嵌套網格；預定邊界；透視圖法；Local Direct-Map；RANS方程

0 引 言

隨著計算機技術的成熟，計算流體力學（CFD）［1－4］這種數值模擬手段已被日漸廣泛地用于旋翼氣動特性的研究?；贜-S／Euler方程的CFD方法因為可以滿足新型槳尖旋翼流場模擬的精度要求而成為當前開展旋翼氣動性能研究的重要手段。但由于旋翼在旋轉運動基礎上疊加了復雜揮舞、變距運動，使得生成高質量的旋翼貼體網格較為困難。目前，主要采用嵌套網格方法來克服這一瓶頸。但由于在實際流場模擬時，旋翼相對于背景網格處于不斷的運動當中，需要不斷的更新兩者之間的嵌套關系，這使得嵌套網格方法在必須保持高效的同時還應具有很好地魯棒性。

當前嵌套網格方法主要由兩個部分組成：一方面為計算單元與非計算單元屬性的區(qū)分，即挖洞過程；另一方面為洞邊界單元查找對應貢獻單元的搜索過程。

對于前一種挖洞過程，國內外學者們發(fā)展了多種單元屬性識別方法［5－8］。LaBozzetta等［5］發(fā)展的射線法原理是對給任意點做射線，根據射線與已知邊界交點的數量來判斷該定點所屬單元的屬性。Slotnick等［6］提出的表面向量法先預設出洞邊界，通過判斷給定任意點與其最近交接面的面單元的關系來確定該定點所屬單元的屬性。上述兩種方法均能較好地完成單元屬性的區(qū)分，但在判斷單元屬性時均需要循環(huán)計算交接面上所有的面單元，這導致了計算效率較難提高。Meakin等人［7］提出的洞映射方法中借助輔助網格模擬目標網格的挖洞曲面，該方法效率和自動化程度較高。但由于結合了洞映射方法和目標射線法算法，提高了挖洞方法整體的復雜度，在實際應用中較為繁瑣。國內也提出了多種洞邊界識別方法［8－10］，也獲得了較好的效果。其中王博等人［11］吸收了洞映射法思想，提出的“透視圖”挖洞方法能夠適用于旋翼流場計算中的洞單元快速判斷，但該方法形成的洞邊界較難避開流場中的非線性區(qū)。

對于貢獻單元搜索過程，Inverse-Map方法由于具有較高的計算效率而得到了廣泛的運用。該方法構建覆蓋于旋翼槳葉網格上的規(guī)則輔助網格（Inverse-Map），建立了槳葉網格與Inverse-Map單元索引之間的關系。對給定洞邊界單元進行貢獻單元搜索時，先在Inverse-Map上查找出可能的搜索范圍，從而縮小了搜索范圍。但在實際執(zhí)行過程中，搜索效率取決于Inverse-Map相對于槳葉網格的分辨率。由于槳葉貼體網格在靠近物面處網格尺寸較小且實際槳葉具有復雜構型的特點，為了提高貢獻單元的搜尋效率，需要建立高分辨率的Inverse-Map，這將會明顯提高計算機內存的消耗和降低CFD的計算效率。此外，由于Inverse-Map是與槳葉固連，對彈性槳葉的模擬適應性較低，需在每次槳葉變形后重新生成。上述這些不足，限制了該方法的通用性和效率。

針對上述方法中的不足，本文分別對嵌套網格中的挖洞方法和貢獻單元搜索方法進行改進，建立了一套新的預定邊界運動嵌套網格方法。在挖洞方法中，引入了新的預定邊界嵌套策略，并吸收“透視圖”法的思想，發(fā)展了一套新的“逆向邊界”挖洞方法。相對于常規(guī)嵌套網格方法中用于尋找覆蓋于給定點在曲線網格上貢獻單元的“Inverse-Map方法”，提出了可直接進行貢獻單元搜尋的“Local Direct-Map”。最后，采用提出的預定邊界嵌套網格方法對不同旋翼算例進行了數值模擬，驗證了該方法的有效性。

1 “預定邊界”運動嵌套網格方法

提出的“預定邊界”運動嵌套網格方法主要包括“逆向邊界”挖洞方法和“Local Direct-Map”貢獻單元搜尋方法。

1.1 “逆向邊界”挖洞方法

“逆向邊界”挖洞方法主要包括兩部分：設定預定邊界和標記洞單元。

首先，將預定邊界作為標記洞邊界單元的依據，其選取原則就是保證嵌套網格間的信息傳遞在線性流動區(qū)域進行。因此，選取的邊界應該在離開翼面附近的非線性區(qū)（如激波、氣流分離區(qū)等）基礎上，盡量離翼面較近且距離保持基本一致。實際模擬中該邊界隨著模擬狀態(tài)的不同會發(fā)生調整。圖1給出了二維嵌套網格組成系統(tǒng)示意圖，圖2給出了預定邊界示意圖。從圖中可以看出本文提出的邊界設定方法能很好地避開流場中的非線性區(qū)。

圖1 二維嵌套網格示意圖Fig.1 Schematic of 2-D embedded grid

圖2 預定邊界示意圖Fig.2 Schematic of predetermined boundary

然后，對傳統(tǒng)的“透視圖法”進行改進，基本原理就是遍歷所建立封閉曲面上的網格點，并搜索其在背景網格中對應的單元，該單元設定為背景網格的洞邊界單元，并在搜索過程中記錄洞邊界單元對應的貢獻單元的搜索范圍，用以形成“Local Direct-Map”。以二維翼型網格為例，翼型網格尺寸M×N，背景笛卡爾網格尺寸為P×Q（M、N、P、Q分別為計算坐標方向上的單元數），建立用于存放洞邊界單元序號和貢獻單元搜索范圍的數組DONER（M＋2 N，6），背景網格屬性數組MARK（P，Q），初值設定為內場值1?！澳嫦蜻吔纭狈ɑ静襟E如下：

（1）在背景網格上建立以x方向為基底的整數數組TOP（P，2），TOP（P，1）、TOP（P，2）分別存放該方向的上下限，數組初始化為0。

（2）循環(huán)封閉曲面上的網格點，對曲面上任一網格點G坐標計算其所在背景單元的序號（p，q）（p、q分別為對應計算坐標下的坐標）。設定該單元為洞邊界單元，對應有MARK（p，q）＝2，對洞邊界單元進行編號并將計算坐標和對應貢獻單元搜索范圍存放入DONER中。

（3）在上述兩步基礎上，根據標出的洞邊界單元進行洞單元識別；對所有MARK（p，q）＝2的單元，作運算確定出洞邊界單元范圍：

a）當TOP（p，1）＝0或TOP（p，1）＞q，有TOP（p，1）＝q；

b）當TOP（p，2）＜q，有TOP（p，2）＝q；

在上述過程完成后，對所有背景網格中進行：

c）當TOP（p，1）≤q≤TOP（p，2）時，有MARK（p，q）＝0；

d）根據DONER信息還原洞邊界單元。

圖3給出了二維網格上采用上述的“逆向邊界”法得出的預定洞邊界單元和洞單元。從圖3中可以看出得到的洞邊界單元很好地包裹了預定洞邊界，并且洞單元均位于預定洞邊界之內。

圖3 二維網格新“透視圖”方法嵌套示意圖Fig.3 Schematic of the new Top-Map in 2-D embedded grid

提出的“逆向邊界”法在進行挖洞時，已經預先對不同的槳葉限定了封閉曲面，從而貢獻單元的搜索插值和洞單元的形成相對獨立，為高性能并行計算提供了基礎。此外，由于槳葉在運動過程中可能會出現槳葉表面網格點的間距比所投影的背景網格間距大的情況，此時可能會出現洞不連續(xù)的現象。因此，進行封閉曲面在背景網格上呈現時，充分考慮槳葉網格單元與背景網格單元的比例關系，需在相應的必要位置對槳葉表面網格適當加密以保證洞的連續(xù)性。

1.2 “Local Direct-Map”貢獻單元搜尋方法

Inverse-Map法是目前進行洞邊界單元搜索貢獻單元時的常用方法。該方法的原理就是通過一套規(guī)則的網格來包圍所需要進行嵌套的網格，從而形成一張規(guī)則的可用于貢獻單元搜索的地圖。與真實的地圖查找類似，找到準確位置的效率取決于地圖的分辨率，即受到所建立的Inverse-Map精度的限制。而高精度的Inverse-Map會受到計算機內存和其對應網格分布特性的限制。因此，為更快捷、準確地進行旋翼洞邊界單元的貢獻單元搜索，提出了新的“Local Direct-Map”方法。

針對提出的“預定邊界”的嵌套網格方法的特點，洞邊界單元可以通過“預定邊界”直接設定出位置。由定義可以得出背景網格的洞邊界單元定位于“預定邊界”附近，所以只需建立洞邊界單元所對應的局部搜索范圍就能完成貢獻單元的搜索。以二維為例，具體算法如下：對于洞邊界單元序列上任意一個單元H，DONER（H，3）用于存放槳葉網格上對應的M方向（沿翼型弦向）序號的下限，DONER（H，4）用于存放槳葉網格上對應的M 方向序號的上限，DONER（H，5）用于存放槳葉網格上對應的N方向（沿翼型法向）序號的下限，DONER（H，6）用于存放槳葉網格上對應的N方向序號的上限。對于洞邊界單元H的貢獻單元的搜索只需根據自身DONER（H，3：6）存放的范圍進行搜索，該搜索過程可合并在上文中介紹的“預定邊界”挖洞方法中進行，進一步提高了貢獻單元的搜尋效率。

圖4給出了二維網格貢獻單元搜索示意圖。從圖4中可以看出大部分洞邊界單元與翼型網格匹配得較好。在局部放大圖中可以看出有些洞邊界單元所對應的可能的貢獻單元較多，也就是所需要檢索的范圍較大，因此這里根據結構網格的拓撲關系，采用二分法進行二維搜索進一步提高了查找效率。

根據提出的LDP方法原理，可以很明顯地得出，當考慮槳葉變形時，由于圍繞槳葉的網格單元在計算坐標上的拓撲關系保持不變，該方法仍能很好地適用且不用做任何特殊設定。當用于非結構網格類型搜索時，由于其網格本身具有的特殊單元拓撲關系，LDP方法可以進一步簡化成只需存放與洞邊界單元有關的少數網格單元計算坐標系下的位置就可以滿足上述目標。

1.3 嵌套網格系統(tǒng)

在旋翼嵌套網格系統(tǒng)的建立方面，嵌套網格系統(tǒng)由兩部分組成：一是圍繞槳葉的C-O型網格。為了保證網格的貼體性，在分布槳葉展向網格時充分慮了槳葉厚度和扭轉角的變化，對剖面網格進行了合理的光順。為了更好地模擬粘性效應，在槳葉前緣、后緣以及槳尖處對網格點進行了加密，其中槳葉法向第一層網格距槳葉表面的距離為1.0×10－5c（c為槳葉弦長），該網格隨槳葉一起運動。二是旋翼網格嵌套所處的笛卡爾網格。為了能準確模擬出旋翼流場特性和槳尖渦的空間運動，懸停嵌套網格中旋翼周圍的網格間距采用均勻尺寸0.1c，遠場采用0.4c尺寸的間距；前飛嵌套網格中旋翼周圍的網格間距采用均勻尺寸0.3c，遠場采用0.4c尺寸的間距。背景網格由近場向遠場線性過渡形成，為兼顧計算效率和精確捕捉前飛狀態(tài)下的旋翼尾跡，在旋翼周圍引入了一套網格間距為0.1c的過渡網格。根據上述原則，建立了分別用于懸停和前飛狀態(tài)旋翼流場模擬的嵌套網格系統(tǒng)，如圖5所示，為了能清晰地顯示網格之間的嵌套關系，這里對網格進行了粗化處理。

圖4 二維網格貢獻單元搜索范圍示意圖Fig.4 Schematic of searching scope around donor cells in 2-D

圖5 不同飛行狀態(tài)下嵌套網格系統(tǒng)示意圖Fig.5 Schematic of embedded grid system in different flight conditions

1.4 嵌套網格方法特性分析

為了進一步驗證“預定邊界”法的嵌套效率和穩(wěn)定性，開展懸停狀態(tài)旋翼不同總距下的網格嵌套試驗，將本文方法與結合Inverse-Map方法的“透視圖”方法進行了比較。

圍繞C-T模型槳葉網格尺寸為265×49×76，背景網格尺寸為126×61×126，總距從－30°到30°，以每5°挖洞一次為研究算例。圖6給出了不同總距下的嵌套挖洞結果，從圖6中可以看出 “預定邊界”嵌套方法能較好地封閉槳葉網格，且在不同總距時均能保證洞邊界單元與翼面有合理的距離，從而有效地避開非線性區(qū)的影響，在一定程度上提高了插值精度。

圖6 不同總距下洞邊界嵌套結果Fig.6 Results of hole boundary cells in different collective pitches

圖7給出了“預定邊界”法與結合Inverse-Map的最小“透視圖”方法的嵌套時間對比。從圖7中可以明顯地看出“預定邊界”法相對于最小“透視圖”方法，貢獻單元嵌套所需的時間顯著縮短，大約為其6%，驗證了本文建立方法的高效性。此外，從圖7中還可以看出，當總距改變時，建立的方法相對于透視圖方法的計算時間消耗波動較小，表明了該方法魯棒性更高。這是由于“預定邊界”法所形成的局部索引方法在該過程中很好地保證了貢獻單元搜尋的有效范圍，且具有較高的穩(wěn)定性。

圖7 不同總距下挖洞和貢獻單元搜索耗費總時間對比Fig.7 Comparisons of total consuming time of hole-cutting and donor cell searching at different collective pitches

2 流場求解方法

2.1 控制方程

采用以絕對物理量為參數的守恒的積分形式的可壓N-S方程作為主控方程：

式中，Ω為控制體單元體積，Ω為單元面積，n表示單元表面法矢量，ρ、t、k、T分別為密度、時間、熱傳導系數和絕對溫度。q＝（u，v，w）T為絕對速度，qr表示網格運動速度，E和H 分別為總能和總焓。粘性應力張量各分量以x方向為例定義τxx＝2μux－（2／3）μq，τxy＝μ（uy＋vx），τxz＝μ（uz＋wx）。粘性相關項Φx＝uτxx＋vτxy＋wτxz＋kT／x。N-S方程粘性系數計算采用航空上廣泛運用的一方程Spalart-Allmaras［12］湍流模型。

2.2 方程離散

方程在時間離散上采用LU-SGS格式，在空間離散上采用格心形式的Jameson中心差分格式。為了避免激波和駐點附近出現非物理振蕩及中心差分格式引起的奇偶失聯，引入二、四階混合導數組成的人工粘性項。用并行計算技術來加快收斂速度［13］。

2.3 邊界條件

對于粘性流體，槳葉表面采用物面無滑移邊界條件，相應的熱力學和動力學邊界條件分別取作法向導數為0。S-A湍流模型邊界條件為：遠場邊界入流取初始值，出流則采用內場外向插值。壁面氣體溫度根據絕熱壁條件給定。

對于嵌套網格中的旋翼網格、過渡網格、背景網格之間的流場信息交換則由貢獻單元與相應網格之間進行三線性插值來完成。

3 算例及結果分析

為檢驗建立的嵌套方法的有效性，分別對不同旋翼的懸停和前飛狀態(tài)流場進行了數值模擬。

3.1 懸停算例

懸停算例驗證中，采用的槳葉網格尺寸為265× 49×76，背景網格為126×61×126，總網格量接近200萬。為了加速數值模擬，在集群上（14個計算節(jié)點，單節(jié)點主頻為3.2G）進行數值模擬。

（1）首先選取具有代表性的含有兩片矩形槳葉的C-T模型旋翼，槳葉展弦比為6，剖面翼型為NACA0012翼型，無負扭轉。網格尺寸如上文所述，計算狀態(tài)：Mtip＝0.526，θ0.75＝8°，Re＝2.31×106。

圖8分別給出了該狀態(tài)下計算得到的槳葉不同剖面壓強系數的分布結果與試驗值［14］的對比。計算結果與試驗值吻合較好，表明該嵌套網格方法能夠用于懸停狀態(tài)下的旋翼流場計算。

圖9分別給出了該狀態(tài)下計算得到的渦量等值面和槳葉表面流線圖。從圖9中可以看出，建立的嵌套方法在槳葉網格上能很好地捕捉旋翼槳尖渦的形態(tài)，并與背景網格中模擬獲得的槳尖渦形成很好的

圖8 C-T旋翼懸停狀態(tài)下的槳葉剖面壓強分布對比Fig.8 Comparisons of pressure coefficient distributions on the C-T rotor blade in hover對接關系，表明該嵌套網格方法能夠很好進行旋翼近、遠場的信息傳遞和流場計算。

圖9 懸停狀態(tài)C-T旋翼渦量等值面圖和槳葉表面流線圖Fig.9 Iso-surface of vorticity contours and surface streamlines of C-T rotor in hover

（2）進一步對復雜外形槳尖旋翼的嵌套網格方法的適應性進行研究。選取具有先進外形的UH-60A旋翼。該旋翼由四片槳葉構成，槳葉展弦比為15.3，具有非線性負扭轉，最大負扭轉角達到了13°，在93%處具有20°的常后掠。槳葉由兩種翼型構成，槳葉根部和尖部采用SC1095翼型，槳葉中部采用SC1095-R8翼型。網格尺寸：槳葉網格265×49× 76，背景網格121×198×134。計算狀態(tài)：Mtip＝0.628，θ0.75＝9°，Re＝2.75×106。

圖10給出了懸停狀態(tài)下采用不同嵌套方法得出的剖面壓強系數分布與試驗值［15］的對比。從圖10中可以看出，建立的方法對復雜外形的旋翼仍能進行較好地模擬，且計算值與試驗值吻合較好。與采用文獻［11］中的方法得出的計算結果相比，精度有了明顯的提高，驗證了該插值方法通過插值區(qū)域避開非線性區(qū)從而明顯提高了流場模擬精度。

圖10 UH-60A旋翼懸停狀態(tài)下的槳葉剖面壓強分布對比Fig.10 Comparisons of pressure coefficient distributions on the UH-60Arotor blade in hover

圖11為該狀態(tài)下計算得到的旋翼流場渦量等值面圖和槳葉表面壓強分布圖。從圖11中可以看出，前一片槳葉拖出的槳尖渦與后續(xù)槳葉下側發(fā)生碰撞，形成槳-渦干擾現象，該干擾位置基本處于UH-60A槳尖后掠部分，這引起該槳葉剖面的壓力波動。

圖11 懸停狀態(tài)UH-60A旋翼渦量等值面和槳葉表面壓強分布Fig.11 Iso-surface of vorticity contours and surface pressure distributions of UH-60Arotor in hover

3.2 前飛算例

前飛驗證算例中采用的槳葉網格尺寸為265× 49×76，過渡網格為126×61×126，背景網格為227 ×202×177，總網格量接近1300萬。

（1）首先選取C-T展弦比為7的前飛模型旋翼，含有兩片矩形槳葉。計算狀態(tài)：μ＝0.2，Mtip＝0.8，θ0.75＝0°，Re＝3.55×106。

圖12給出了前飛狀態(tài)下旋翼槳葉不同剖面壓強系數計算值與試驗值［14］的對比。從圖12中可以看出計算值與試驗值吻合良好，且能較好地捕捉激波位置，表明所建立的嵌套網格方法能夠用于前飛狀態(tài)旋翼非定常流場的數值模擬研究。

（2）選取大速度、中等過載飛行下的UH-60A旋翼進行數值模擬。計算狀態(tài)：槳盤前傾角αtpp＝－7.31°，μ＝0.368，Mtip＝0.642，總距操縱規(guī)律：θ0.75＝12.55°＋3.39°cosψ－8.62°sinψ。

圖12 前飛狀態(tài)下C-T旋翼槳葉不同方位角壓強系數分布Fig.12 Pressure coefficient distributions on C-T rotor blade at different azimuthal angle in forward flight

圖13給出了前飛狀態(tài)下不同方位角處槳葉剖面的壓強系數與試驗值［15］的對比。在該飛行狀態(tài)下，各個方位角壓強系數均能很好地貼合試驗值，但在幅值上略有一定的差距，這是由于該狀態(tài)下槳葉尖部可能出現較大的結構變形，而本文采用的是剛性旋翼假設，未考慮彈性造成的差異。但總體來說，本文的計算結果仍能很好地用于實際的旋翼設計分析，進一步表明所建立的“預定邊界”嵌套網格方法對復雜外形的旋翼非定常狀態(tài)模擬具有良好的適應性。

圖13 前飛狀態(tài)下UH-60A槳葉不同方位角壓強系數Fig.13 Pressure coefficient distributions on UH-60A blade at different azimuthal angle in forward flight

圖14分別給出了該狀態(tài)下計算得到的渦量等值面圖和槳葉表面流線圖。從圖14中可以明顯看出，建立的嵌套方法對復雜流場有較好的模擬作用，且對渦的捕捉精度較高。并且流線圖很好地反映了前飛情況旋翼當地非對稱來流的影響，特別是展向流動特征，表明所建立的網格方法和CFD方法能夠很好地捕捉前飛非定常流場細節(jié)特性。

圖14 前飛狀態(tài)C-T旋翼渦量等值面圖和槳葉表面流線圖Fig.14 Iso-surface of vorticity contours and surface streamlines of UH-60Arotor in forward

4 結 論

本文提出并建立了適用旋翼流場計算的“預定邊界”嵌套網格方法。根據各項算例的計算結果，得出以下結論：

（1）提出的“逆向邊界”能很好地避開旋翼流場的非線性區(qū)域，且在不同操縱條件下均能很好地保證洞邊界的封閉性和到翼面距離的一致性，并在一定程度上提高了流場模擬的精度。

（2）提出的結合“逆向邊界”方法和LDP方法形成的“預定邊界”嵌套方法能夠較為方便地用于貢獻單元的搜尋，并很好地簡化了嵌套流程，相對于結合“Inverse-Map”的“透視圖”方法，在魯棒性和嵌套效率方面均有了明顯提高。

（3）結合發(fā)展的嵌套網格方法，建立了旋翼非定常流場的CFD方法，驗證了該方法能滿足旋翼數值模擬所需的精度，為進一步開展高性能旋翼氣動設計分析打下了良好的基礎。

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A highly-efficient predetermined boundary moving-embedded grid method suitable for the rotor CFD calculation

Li Peng，Zhao Qijun＊，Wang Bo
（National Key Laboratory of Rotorcraft Aeromechanics，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 210016，China）

The high-efficiency and high-accuracy of the information translation are the basis and guarantee of the unsteady CFD simulation of flowfield around the rotor.In this paper，a set of predetermined boundary embedded grid method has established by combing a new predetermined boundary embedded strategy with the proposed“Reverse Boundary”（RB）and“Local Direct-Map”（LDP）technology.RB method which is dynamically adjusted to avoid nonlinear area through pre-estimation hole boundary overcomes the disadvantages of Top-Map method.The LDP method overcomes the contradictory problem of Inverse-map resolution and computation efficiency of the traditional Top-Map embedding method with Inverse-map.The distribution of boundary hole and embedded time under different handling characteristics are numerically tested，it is demonstrated that the predetermined boundary embedded method proposed in the paper is more robust and can be 16.7times as efficient as the traditional Top-Map embedding method.In order to further verify the validity of the simulation method for predicting the nonlinear flowfield of rotor with complex motions，a method suitable for the calculation of helicopter rotor flowfield based on compressible Reynolds averaged Navier-Stokes（RANS）is established.The Caradonna-Tung and UH-60Arotor in the hover and forward flight are numerically simulated，calculated resultsagree well with experimental data，it is concluded that the predetermined boundary embedded grid method can be used for the numerical simulation of high-performance rotor efficiently.

rotor；unsteady flowfield；moving-embedded grid；predetermined boundary；Top－Map method；Local Direct-Map；RANS equations

V211.52；V211.3

：Adoi：10.7638／kqdlxxb-2014.0057

2014-06-16；

2014-10-10

國家自然科學基金（11272150）；江蘇省科技支撐計劃重點項目（BE2013010-2）

李鵬（1987-），男，江蘇靖江人，博士生，主要研究方向：傾轉旋翼機計算流體力學、并行計算流體力學.E-mial：lp1987＠nuaa.edu.cn

招啟軍＊（1977-），男，教授，博士生導師，主要從事直升機空氣動力學、氣動噪聲、計算流體力學研究.E-mail：zhaoqijun＠nuaa.edu.cn

李鵬，招啟軍，王博.適于旋翼CFD模擬的高效預定邊界運動嵌套網格方法［J］.空氣動力學學報，2015，33（6）：747-756.

10.7638／kqdlxxb-2014.0057 Li P，Zhao Q J，Wang B.A highly-efficient predetermined boundary moving-embedded grid method suitable for the rotor CFD calculation［J］.Acta Aerodynamica Sinica，2015，33（6）：747-756.

0258-1825（2015）06-0747-10