http://bhxb.buaa.edu.cnjbuaa@buaa.edu.cnDOI:10.13700/j.bh.1001-5965.2021.0450基于DEM的直升机沙盲加速计算方法谭剑锋1，*，韩水1，王畅2，于领军3(1.南京工业大学机械与动力工程学院，南京211816；2.中国空气动力研究与发展中心旋翼空气动力学重点实验室，绵阳621000；3.陆军航空兵学院航空机械工程系，北京101123)摘要：直升机沙盲数值模拟是研究沙盲演化特性的重要手段，而沙盲由众多动力学特性复杂的沙粒构成，这导致沙盲数值模拟复杂且计算量庞大。基于离散单元法(DEM)和沙粒动力学方程，将沙粒映射至背景网格实现加速计算，并将背景网格分裂为多子区再次加速计算，构建背景网格映射-分裂加速计算模型，且耦合沙粒接触碰撞模型、沙粒-流场耦合模型、旋翼/地面气动干扰模型，提出基于DEM的直升机沙盲加速计算方法。通过与美国陆军EH-60L着陆-起飞沙盲测试结果对比表明：所提方法能准确捕捉着陆-起飞状态的直升机沙盲，且相比于沙盲直接模拟方法，所提方法计算量显著减小。直接模拟方法的计算量随沙粒数量抛物线增加，而所提方法计算量随沙粒数量线性增加。当沙粒数量大于1×107时，相比于仅背景网格映射模型加速方法，所提方法计算量减小70.29%。关键词：沙盲；离散单元法；映射-分裂模型；加速方法；直升机中图分类号：V221.52；TB553文献标志码：A文章编号：1001-5965（2023）06-1352-10受地面干扰，起飞或着陆状态下的直升机旋翼产生较大下洗流和外洗流，推动沙粒移动和扬起，形成直升机沙盲现象。直升机沙盲不仅引发弱视环境[1]，威胁飞行安全，且扬起的沙粒易进入发动机，与桨叶碰撞摩擦，导致直升机核心部件加速损坏，因此，直升机沙盲已成为影响飞行安全的重要因素。由于直升机沙盲涉及复杂的旋翼流场和沙粒运动，因此，开展直升机沙盲试验存在较大难度，目前国内外主要通过基于沙盲数值模拟方法研究直升机沙盲形成特性。文献[2-4]采用基于雷诺平均Navier-Stokes（ReynoldsaverageNavier-Stokes,RANS）方程的计算流体力学(computationalfluiddynamics,CFD)方法计算旋翼/地面干扰流场，并耦合基于连续流体假设的沙粒运动模型研究沙盲现象。然而，此方法并未考虑单个沙粒运动特性。随后，文献[5-6]将时间精确RANS方法和拉格朗日沙粒跟踪方法耦合，研究沙盲形成过程，但方法中采用Bagnold沙粒扬起速度罚值模型、Shao沙粒夹带和起跳概率模型等经验模型，且此方法计算量较大。为此，文献[7]将自由涡流法-雷诺平均Navier-Stokes方程(freev...
