CN113221478A - 一种主动控制旋翼的数值分析方法及系统 - Google Patents

一种主动控制旋翼的数值分析方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种主动控制旋翼的数值分析方法及系统。该方法包括：对需分析的主动控制旋翼对象进行几何建模；绘制数值模拟的流场环境网格并生成原始网格；对原始网格进行运动嵌套装配，确定嵌套后的物面网格位置；将各网格块分配至不同求解节点中进行独立的并行流场计算；对各求解节点进行一个模拟时间步的流体动力学数值模拟计算，得到模拟时间步上的网格体单元流场数据；判断是否达到所需的模拟时间步；若是，确定单元气动力；确定主动控制旋翼的在各模拟时间步各观测点上形成的噪声声压；确定整个模拟时间内的有效声压和声压级；若否，则继续确定嵌套后的物面网格位置。本发明能够处理分离部件的主动控制旋翼、提高求解精度以及实现并行加速。

Description

一种主动控制旋翼的数值分析方法及系统
技术领域
本发明涉及旋翼主动流场控制领域，特别是涉及一种主动控制旋翼的数值分析方法及系统。
背景技术
旋翼主动流场控制及降噪研究是直升机技术领域的热点，采用数值模拟分析手段较试验观测实施成本小，并能更清晰的理解其主动控制机理。在国外，一方面其模拟方法在网格运动处理时将后缘小翼区域看作翼型后缘段的刚体变形，运用网格变形或动网格技术来调整网格，该手段无法处理分离部件的主动控制旋翼，从而忽略了实际主动控制旋翼部件间缝隙处的漏流。同时，该方法还需要复杂的变形处理且难保证变形后的网格质量。另一方面，缺乏随着小翼偏转运动而被修正的物面及物面距离。这些都使得用于流场计算的输入网格数据不准确，并降低了求解结果的准确度。并且，由于常规的CFD求解方法无法正确的获得分离部件间的流场过渡，模拟结果精度低，因此依赖流场数据输入的噪声预测也无法开展。此外，由于主动控制旋翼的流场计算需在多模拟时间步(通常大于2000时间步)上进行、计算量大；而常规CFD方法为满足流场求解精度多采用精度较高但费时更多的流场计算方式，且由于运动嵌套的存在，缺少相应的并行加速使得整个流场求解变得低效。
发明内容
本发明的目的是提供一种主动控制旋翼的数值分析方法及系统，能够处理分离部件的主动控制旋翼、提高求解精度以及实现并行加速。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种主动控制旋翼的数值分析方法包括：
步骤11：对需分析的主动控制旋翼对象进行几何建模，得到几何模型，所述主动控制旋翼对象包括主桨叶及小翼；
步骤12：根据所述几何模型，绘制数值模拟的流场环境网格，并生成原始网格，所述流场环境网格中绘制主动控制旋翼主桨叶网格及小翼网格；
步骤13：根据设定模拟时间步下的运动输入，对所述原始网格进行运动嵌套装配，确定嵌套后的物面网格位置；
步骤14：根据所述嵌套后的物面网格位置，设置主桨叶网格块及小翼网格块的为湍流求解，设置内外两背景网格为无湍流求解，并将各网格块分配至不同求解节点中进行独立的并行流场计算；
步骤15：对各所述求解节点进行一个模拟时间步的流体动力学数值模拟计算，得到模拟时间步上的网格体单元流场数据，所述网格体单元流场数据为模拟网格区域内的流体密度、速度、压强信息并包含主动控制旋翼各部件表面压强载荷信息；
步骤16：在各求解节点计算完成后，判断是否达到所需的模拟时间步；
若是，执行步骤17；
若否，跳转至步骤13进行下一模拟时间步的计算；
步骤17：根据所述网格体单元流场数据，确定单元气动力；
步骤18：根据所述嵌套后的物面网格位置和所述单元气动力，确定主动控制旋翼的在各模拟时间步各观测点上形成的噪声声压；
步骤19：根据各所述噪声声压，确定整个模拟时间内的有效声压和声压级。
可选地，所述根据设定模拟时间步下的运动输入，对所述原始网格进行运动嵌套装配，确定嵌套后的物面网格位置，具体包括：
由嵌套装配程序，根据设定模拟时间步下的运动输入，对所述原始网格进行运动嵌套装配，确定嵌套后的物面网格位置，所述嵌套后的物面网格位置具有附加的描述网格，所述描述网格包含是否参与流场插值及各网格块体单元间流场插值信息。
可选地，所述对各所述求解节点进行一个模拟时间步的流体动力学数值模拟计算，得到模拟时间步上的网格体单元流场数据，具体包括：
流场初始化；
对主桨叶网格块及小翼网格块进行网格边界类型修正处理，得到新物面边界，并更新所述网格块中体网格单元到新物面边界的距离，得到修正后的网格数据；
使用CFD求解程序对所述修正后的网格数据进行流场计算，得到模拟时间步上的网格体单元流场数据。
可选地，所述根据所述网格体单元流场数据，确定单元气动力，具体包括：
从所述网格体单元流场数据中，取靠近物面网格的单元，得到外面单元表面压强信息；
根据所述外面单元表面压强信息，确定各物面网格单元上的单元气动力。
可选地，所述根据所述嵌套后的物面网格位置和所述单元气动力，确定主动控制旋翼的在各模拟时间步各观测点上形成的噪声声压，具体包括：
获取用户设置的噪声观测点；
根据所述噪声观测点、所述嵌套后的物面网格位置和所述单元气动力，确定主动控制旋翼的在各模拟时间步各观测点上形成的噪声声压。
可选地，所述根据各所述噪声声压，确定整个模拟时间内的有效声压和声压级，具体包括：
根据各所述噪声声压采用公式
Figure BDA0003054415540000031
确定整个模拟时间内的有效声压；
根据所述有效声压采用公式
Figure BDA0003054415540000032
确定整个模拟时间内的声压级；
其中，pe(x)为有效声压，p(x,t)为各模拟时间步的声压，pref为人耳可听阀声压，pref＝2×10-5Pa，T为整个模拟时间，SPL为声压级。
一种主动控制旋翼的数值分析系统包括：
几何模型建立模块，用于对需分析的主动控制旋翼对象进行几何建模，得到几何模型，所述主动控制旋翼对象包括主桨叶及小翼；
网格绘制模块，用于根据所述几何模型，绘制数值模拟的流场环境网格，并生成原始网格，所述流场环境网格中绘制主动控制旋翼主桨叶网格及小翼网格；
运动嵌套装配模块，用于根据设定模拟时间步下的运动输入，对所述原始网格进行运动嵌套装配，确定嵌套后的物面网格位置；
求解配置及并行计算模块，用于根据所述嵌套后的物面网格位置，设置主桨叶网格块及小翼网格块的为湍流求解，设置内外两背景网格为无湍流求解，并将各网格块分配至不同求解节点中进行独立的并行流场计算；
网格体单元流场数据确定模块，用于对各所述求解节点进行一个模拟时间步的流体动力学数值模拟计算，得到模拟时间步上的网格体单元流场数据，所述网格体单元流场数据为模拟网格区域内的流体密度、速度、压强信息并包含主动控制旋翼各部件表面压强载荷信息；
判断模块，用于在各求解节点计算完成后，判断是否达到所需的模拟时间步；
若是，则进入单元气动力确定模块；
若否，则返回至运动嵌套装配模块；
单元气动力确定模块，用于根据所述网格体单元流场数据，确定单元气动力；
噪声声压确定模块，用于根据所述嵌套后的物面网格位置和所述单元气动力，确定主动控制旋翼的在各模拟时间步各观测点上形成的噪声声压；
有效声压和声压级确定模块，用于根据各所述噪声声压，确定整个模拟时间内的有效声压和声压级。
可选地，所述网格体单元流场数据确定模块具体包括：
流场初始化单元，用于流场初始化；
修正更新单元，用于对主桨叶网格块及小翼网格块进行网格边界类型修正处理，得到新物面边界，并更新所述网格块中体网格单元到新物面边界的距离，得到修正后的网格数据；
流场计算单元，用于使用CFD求解程序对所述修正后的网格数据进行流场计算，得到模拟时间步上的网格体单元流场数据。
可选地，所述单元气动力确定模块具体包括：
外面单元表面压强信息确定单元，用于从所述网格体单元流场数据中，取靠近物面网格的单元，得到外面单元表面压强信息；
单元气动力确定单元，用于根据所述外面单元表面压强信息，确定各物面网格单元上的单元气动力。
可选地，所述有效声压和声压级确定模块具体包括：
有效声压确定单元，用于根据各所述噪声声压采用公式
Figure BDA0003054415540000051
确定整个模拟时间内的有效声压；
声压级确定单元，用于根据所述有效声压采用公式
Figure BDA0003054415540000052
确定整个模拟时间内的声压级；
其中，pe(x)为有效声压，p(x,t)为各模拟时间步的声压，pref为人耳可听阀声压，pref＝2×10-5Pa，T为整个模拟时间，SPL为声压级。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明采用支持运动嵌套的网格处理方法来支持分离部件的流场模拟，并使用带物面边界修正的求解措施来提高求解精度。拟采用多种求解精度的混合求解，并通过并行计算单块网格的流场，来避开求解过程中因运动嵌套而无法并行加速的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明主动控制旋翼的数值分析方法流程图；
图2为本发明主动控制旋翼桨叶示意图；
图3为本发明主动控制旋翼桨叶几何模型示意图；
图4为本发明主动控制旋翼主桨叶与小翼网格示意图；
图5为本发明主动控制旋翼网格的运动嵌套装配示意图；
图6为本发明主动控制旋翼多重嵌套网格布置示意图；
图7为本发明桨叶切面修正前后网格边界条件的改变示意图；
图8为本发明噪声观察球面示意图；
图9为本发明主动控制旋翼的数值分析系统结构图；
图10为本发明主动控制旋翼流场模拟结果示意图；
图11为本发明主动控制旋翼气动力模拟结果示意图；
图12为本发明主动控制旋翼桨盘载荷分布示意图；
图13为本发明后缘小翼控制的模型旋翼噪声预测验证示意图；
图14为本发明主动控制旋翼噪声声辐射球分布示意图，
图15为本发明并行化加速比示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种主动控制旋翼的数值分析方法及系统，能够处理分离部件的主动控制旋翼、提高求解精度以及实现并行加速。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明主动控制旋翼的数值分析方法流程图。如图1所示，一种主动控制旋翼的数值分析方法包括：
步骤11：对需分析的主动控制旋翼对象进行几何建模，得到几何模型，所述主动控制旋翼对象包括主桨叶及小翼。
对需分析的主动控制旋翼对象(如图2所示，包括主桨叶及小翼，其中主桨叶安装有可上下偏转的后缘小翼(简称小翼)；该主动控制旋翼又可简称为AFC旋翼)进行几何建模(如图3所示)，获得几何模型。
步骤12：根据所述几何模型，绘制数值模拟的流场环境网格，并生成原始网格，所述流场环境网格中绘制主动控制旋翼主桨叶网格及小翼网格。
针对步骤11获得的几何模型，绘制主动控制旋翼主桨叶及小翼网格(如图3和图4所示)；同时绘制两个用于数值模拟的流场环境网格(又称背景网格，分别记为内背景网格及外背景网格，如下图6所示)。并由计算机软件生成得到原始网格文件。网格块中包括多个网格面单元及体单元，其中组成几何模型的面单元称为物面网格，边界类型为物面，网格最外面单元的边界类型为压力远场，这两者一起被成为边界单元/边界面单元；而其余的面单元称为内部面网格，边界类型为内部面。
步骤13：根据设定模拟时间步下的运动输入，对所述原始网格进行运动嵌套装配，确定嵌套后的物面网格位置，具体包括：
由嵌套装配程序，根据设定模拟时间步下的运动输入，对所述原始网格进行运动嵌套装配(如图5所示)，确定嵌套后的物面网格位置，所述嵌套后的物面网格位置具有附加的描述网格，所述描述网格包含是否参与流场插值及各网格块体单元间流场插值信息。
步骤14：根据所述嵌套后的物面网格位置，设置主桨叶网格块及小翼网格块的为湍流求解，设置内外两背景网格为无湍流求解，并将各网格块分配至不同求解节点(通常为一个线程或CPU内核)中进行独立的并行流场计算。
步骤15：对各所述求解节点进行一个模拟时间步的流体动力学数值模拟计算，得到模拟时间步上的网格体单元流场数据，所述网格体单元流场数据为模拟网格区域内的流体密度、速度、压强信息并包含主动控制旋翼各部件表面压强载荷信息，具体包括：
步骤151：流场初始化。若为第一个模拟时间步，需设置所有网格体单元的上一步的流场数据为用户输入的流场环境参数(记为流场初始化过程)，否则跳过该步骤。
步骤152：对主桨叶网格块及小翼网格块进行网格边界类型修正处理，得到新物面边界，并更新所述网格块中体网格单元到新物面边界的距离，得到修正后的网格数据。
对主桨叶网格块及小翼网格(统称为实体网格)，进行网格边界类型修正处理(如图7所示，(a)为原始嵌套网格示意图，(b)为网格块原始网格物面边界示意图，(c)为修正后得到的网格物面边界示意图，将嵌套时靠近另一部件的内部面单元边界类型修改为物面，并将该被修改的内部面单元和原物面单元组成新物面边界)获得新物面边界，并更新该网格块中体网格单元到新物面边界的距离，获得修正后的网格数据。
步骤153：使用CFD求解程序或函数对所述修正后的网格数据进行流场计算，得到模拟时间步上的网格体单元流场数据。
步骤16：在各求解节点计算完成后，判断是否达到所需的模拟时间步；
若是，执行步骤17；
若否，使用步骤13获得的网格块体单元间流场插值信息进行流场插值，并跳转至步骤13进行下一模拟时间步的计算；流场插值数据需视具体求解方式而定，通常插值量为流体密度、速度、压强，但在湍流求解中，还需要插值湍流项(也是不同湍流求解方式不同值)。
步骤17：根据所述网格体单元流场数据，确定单元气动力，具体包括：
从所述网格体单元流场数据中，取靠近物面网格的单元，得到外面单元表面压强信息；
根据所述外面单元表面压强信息，确定各物面网格单元上的单元气动力。各单元气动力经矢量求和获得旋翼气动力(其中垂直旋翼轴向上的分力为旋翼拉力)，各单元力与其到旋翼旋转轴的力矩和为旋翼的扭矩，获得主动控制旋翼气动力结果并输出。
步骤18：根据所述嵌套后的物面网格位置和所述单元气动力，确定主动控制旋翼的在各模拟时间步各观测点上形成的噪声声压，具体包括：
步骤181：获取用户设置的噪声观测点。(通常取半球观察面，如图8所示)
步骤182：根据所述噪声观测点、所述嵌套后的物面网格位置和所述单元气动力，确定主动控制旋翼的在各模拟时间步各观测点上形成的噪声声压。
步骤19：根据各所述噪声声压，确定整个模拟时间内的有效声压和声压级，具体包括：
根据各所述噪声声压采用公式
Figure BDA0003054415540000081
确定整个模拟时间内的有效声压；
根据所述有效声压采用公式
Figure BDA0003054415540000091
确定整个模拟时间内的声压级；
其中，pe(x)为有效声压，p(x,t)为各模拟时间步的声压，pref为人耳可听阀声压，pref＝2×10-5Pa，T为整个模拟时间，SPL为声压级。
图9为本发明主动控制旋翼的数值分析系统结构图，如图9所示，一种主动控制旋翼的数值分析系统包括：
几何模型建立模块21，用于对需分析的主动控制旋翼对象进行几何建模，得到几何模型，所述主动控制旋翼对象包括主桨叶及小翼；
网格绘制模块22，用于根据所述几何模型，绘制数值模拟的流场环境网格，并生成原始网格，所述流场环境网格中绘制主动控制旋翼主桨叶网格及小翼网格；
运动嵌套装配模块23，用于根据设定模拟时间步下的运动输入，对所述原始网格进行运动嵌套装配，确定嵌套后的物面网格位置；
求解配置及并行计算模块24，用于根据所述嵌套后的物面网格位置，设置主桨叶网格块及小翼网格块的为湍流求解，设置内外两背景网格为无湍流求解，并将各网格块分配至不同求解节点中进行独立的并行流场计算；
网格体单元流场数据确定模块25，用于对各所述求解节点进行一个模拟时间步的流体动力学数值模拟计算，得到模拟时间步上的网格体单元流场数据，所述网格体单元流场数据为模拟网格区域内的流体密度、速度、压强信息并包含主动控制旋翼各部件表面压强载荷信息；
判断模块26，用于在各求解节点计算完成后，判断是否达到所需的模拟时间步；
若是，则进入单元气动力确定模块；
若否，则返回至运动嵌套装配模块；
单元气动力确定模块27，用于根据所述网格体单元流场数据，确定单元气动力；
噪声声压确定模块28，用于根据所述嵌套后的物面网格位置和所述单元气动力，确定主动控制旋翼的在各模拟时间步各观测点上形成的噪声声压；
有效声压和声压级确定模块29，用于根据各所述噪声声压，确定整个模拟时间内的有效声压和声压级。
所述网格体单元流场数据确定模块25具体包括：
流场初始化单元，用于流场初始化；
修正更新单元，用于对主桨叶网格块及小翼网格块进行网格边界类型修正处理，得到新物面边界，并更新所述网格块中体网格单元到新物面边界的距离，得到修正后的网格数据；
流场计算单元，用于使用CFD求解程序对所述修正后的网格数据进行流场计算，得到模拟时间步上的网格体单元流场数据。
所述单元气动力确定模块27具体包括：
外面单元表面压强信息确定单元，用于从所述网格体单元流场数据中，取靠近物面网格的单元，得到外面单元表面压强信息；
单元气动力确定单元，用于根据所述外面单元表面压强信息，确定各物面网格单元上的单元气动力。
所述有效声压和声压级确定模块29具体包括：
有效声压确定单元，用于根据各所述噪声声压采用公式
Figure BDA0003054415540000101
确定整个模拟时间内的有效声压；
声压级确定单元，用于根据所述有效声压采用公式
Figure BDA0003054415540000102
确定整个模拟时间内的声压级；
其中，pe(x)为有效声压，p(x,t)为各模拟时间步的声压，pref为人耳可听阀声压，pref＝2×10-5Pa，T为整个模拟时间，SPL为声压级。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1.能够对具有离散部件的主动控制旋翼进行准确的气动分析
通过运动嵌套及求解中针对边界类型的修改，使得能够对具有离散部件的主动控制旋翼进行气动模拟，且能保证良好的预测精度。实例：对某主动控制旋翼的气动模拟如结果图10、11和12所示。图10为本发明主动控制旋翼流场模拟结果示意图。图11为本发明主动控制旋翼气动力模拟结果示意图，其中(a)为截面压强分布示意图，(b)为截面法向力示意图。图12为本发明主动控制旋翼桨盘载荷分布示意图，其中(a)为主动控制相位-60°示意图，(b)为主动控制相位-160°示意图。
2.能够实现主动控制旋翼的噪声预测
主动旋翼的噪声预测离不开气动力的计算结果作为输入，同时，针对主动控制旋翼的噪声预测，需要较典型旋翼多一步小翼网格面的坐标变换来获得真实的声源位置(物面单元网格形心坐标)。实例：在上述气动模拟基础上，进行噪声预测的效果如图13和14所示。图13为本发明后缘小翼控制的模型旋翼噪声预测验证示意图。图14为本发明主动控制旋翼噪声声辐射球分布示意图，其中，(a)为主动控制相位-60°示意图，(b)为主动控制相位-160°示意图。
3.采用混合求解方式及分块并行，兼顾了精度与效率
实践表明，采用忽略湍流模型的快速方法不能获得正确结果。而常规方法要获得高精度时将对所有网格均进行高精度的流场模拟，这将较混合方法慢1.42倍。同时，未将网格块独立计算，运行速度较慢，通过分网格块后并行流场计算(不含流场插值)可实现加速。实例：某案例采用分块并行的计算加速比效果如图15所示。
国外存在相关研究，但缺少详细的数值分析过程的描述，且在具体步骤上和采用的技术手段上与本方法存在着不同。例如，他们通常假定主桨叶与小翼间无缝隙，但本方法能够处理有缝隙下的条件，模拟更贴近实验模型装置。国内仅有AFC实验的开展，气动数值模拟仅限于AFC翼型，暂无主动控制旋翼的动数值模拟结果，更缺少主动控制旋翼噪声相关的报道。本发明采用支持运动嵌套的网格处理方法来支持分离部件的流场模拟，并使用带物面边界修正的求解措施来提高求解精度。拟采用多种求解精度的混合求解，并通过并行计算单块网格的流场，来避开求解过程中因运动嵌套而无法并行加速的问题。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种主动控制旋翼的数值分析方法，其特征在于，包括：
步骤11：对需分析的主动控制旋翼对象进行几何建模，得到几何模型，所述主动控制旋翼对象包括主桨叶及小翼；
步骤12：根据所述几何模型，绘制数值模拟的流场环境网格，并生成原始网格，所述流场环境网格中绘制主动控制旋翼主桨叶网格及小翼网格；
步骤13：根据设定模拟时间步下的运动输入，对所述原始网格进行运动嵌套装配，确定嵌套后的物面网格位置；
步骤14：根据所述嵌套后的物面网格位置，设置主桨叶网格块及小翼网格块的为湍流求解，设置内外两背景网格为无湍流求解，并将各网格块分配至不同求解节点中进行独立的并行流场计算；
步骤15：对各所述求解节点进行一个模拟时间步的流体动力学数值模拟计算，得到模拟时间步上的网格体单元流场数据，所述网格体单元流场数据为模拟网格区域内的流体密度、速度、压强信息并包含主动控制旋翼各部件表面压强载荷信息；
步骤16：在各求解节点计算完成后，判断是否达到所需的模拟时间步；
若是，执行步骤17；
若否，跳转至步骤13进行下一模拟时间步的计算；
步骤17：根据所述网格体单元流场数据，确定单元气动力；
步骤18：根据所述嵌套后的物面网格位置和所述单元气动力，确定主动控制旋翼的在各模拟时间步各观测点上形成的噪声声压；
步骤19：根据各所述噪声声压，确定整个模拟时间内的有效声压和声压级。
2.根据权利要求1所述的主动控制旋翼的数值分析方法，其特征在于，所述根据设定模拟时间步下的运动输入，对所述原始网格进行运动嵌套装配，确定嵌套后的物面网格位置，具体包括：
由嵌套装配程序，根据设定模拟时间步下的运动输入，对所述原始网格进行运动嵌套装配，确定嵌套后的物面网格位置，所述嵌套后的物面网格位置具有附加的描述网格，所述描述网格包含是否参与流场插值及各网格块体单元间流场插值信息。
3.根据权利要求1所述的主动控制旋翼的数值分析方法，其特征在于，所述对各所述求解节点进行一个模拟时间步的流体动力学数值模拟计算，得到模拟时间步上的网格体单元流场数据，具体包括：
流场初始化；
对主桨叶网格块及小翼网格块进行网格边界类型修正处理，得到新物面边界，并更新所述网格块中体网格单元到新物面边界的距离，得到修正后的网格数据；
使用CFD求解程序对所述修正后的网格数据进行流场计算，得到模拟时间步上的网格体单元流场数据。
4.根据权利要求1所述的主动控制旋翼的数值分析方法，其特征在于，所述根据所述网格体单元流场数据，确定单元气动力，具体包括：
从所述网格体单元流场数据中，取靠近物面网格的单元，得到外面单元表面压强信息；
根据所述外面单元表面压强信息，确定各物面网格单元上的单元气动力。
5.根据权利要求1所述的主动控制旋翼的数值分析方法，其特征在于，所述根据所述嵌套后的物面网格位置和所述单元气动力，确定主动控制旋翼的在各模拟时间步各观测点上形成的噪声声压，具体包括：
获取用户设置的噪声观测点；
根据所述噪声观测点、所述嵌套后的物面网格位置和所述单元气动力，确定主动控制旋翼的在各模拟时间步各观测点上形成的噪声声压。
6.根据权利要求1所述的主动控制旋翼的数值分析方法，其特征在于，所述根据各所述噪声声压，确定整个模拟时间内的有效声压和声压级，具体包括：
根据各所述噪声声压采用公式
Figure FDA0003054415530000021
确定整个模拟时间内的有效声压；
根据所述有效声压采用公式
Figure FDA0003054415530000031
确定整个模拟时间内的声压级；
其中，pe(x)为有效声压，p(x,t)为各模拟时间步的声压，pref为人耳可听阀声压，pref＝2×10-5Pa，T为整个模拟时间，SPL为声压级。
7.一种主动控制旋翼的数值分析系统，其特征在于，包括：
几何模型建立模块，用于对需分析的主动控制旋翼对象进行几何建模，得到几何模型，所述主动控制旋翼对象包括主桨叶及小翼；
网格绘制模块，用于根据所述几何模型，绘制数值模拟的流场环境网格，并生成原始网格，所述流场环境网格中绘制主动控制旋翼主桨叶网格及小翼网格；
运动嵌套装配模块，用于根据设定模拟时间步下的运动输入，对所述原始网格进行运动嵌套装配，确定嵌套后的物面网格位置；
求解配置及并行计算模块，用于根据所述嵌套后的物面网格位置，设置主桨叶网格块及小翼网格块的为湍流求解，设置内外两背景网格为无湍流求解，并将各网格块分配至不同求解节点中进行独立的并行流场计算；
网格体单元流场数据确定模块，用于对各所述求解节点进行一个模拟时间步的流体动力学数值模拟计算，得到模拟时间步上的网格体单元流场数据，所述网格体单元流场数据为模拟网格区域内的流体密度、速度、压强信息并包含主动控制旋翼各部件表面压强载荷信息；
判断模块，用于在各求解节点计算完成后，判断是否达到所需的模拟时间步；
若是，则进入单元气动力确定模块；
若否，则返回至运动嵌套装配模块；
单元气动力确定模块，用于根据所述网格体单元流场数据，确定单元气动力；
噪声声压确定模块，用于根据所述嵌套后的物面网格位置和所述单元气动力，确定主动控制旋翼的在各模拟时间步各观测点上形成的噪声声压；
有效声压和声压级确定模块，用于根据各所述噪声声压，确定整个模拟时间内的有效声压和声压级。
8.根据权利要求7所述的主动控制旋翼的数值分析系统，其特征在于，所述网格体单元流场数据确定模块具体包括：
流场初始化单元，用于流场初始化；
修正更新单元，用于对主桨叶网格块及小翼网格块进行网格边界类型修正处理，得到新物面边界，并更新所述网格块中体网格单元到新物面边界的距离，得到修正后的网格数据；
流场计算单元，用于使用CFD求解程序对所述修正后的网格数据进行流场计算，得到模拟时间步上的网格体单元流场数据。
9.根据权利要求7所述的主动控制旋翼的数值分析系统，其特征在于，所述单元气动力确定模块具体包括：
外面单元表面压强信息确定单元，用于从所述网格体单元流场数据中，取靠近物面网格的单元，得到外面单元表面压强信息；
单元气动力确定单元，用于根据所述外面单元表面压强信息，确定各物面网格单元上的单元气动力。
10.根据权利要求7所述的主动控制旋翼的数值分析系统，其特征在于，所述有效声压和声压级确定模块具体包括：
有效声压确定单元，用于根据各所述噪声声压采用公式
Figure FDA0003054415530000041
确定整个模拟时间内的有效声压；
声压级确定单元，用于根据所述有效声压采用公式
Figure FDA0003054415530000042
确定整个模拟时间内的声压级；
其中，pe(x)为有效声压，p(x,t)为各模拟时间步的声压，pref为人耳可听阀声压，pref＝2×10-5Pa，T为整个模拟时间，SPL为声压级。
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