叶片单元法参考

要完整定义叶片单元法，需要定义相应的节点。

虚拟盘体属性

参考声速

指定叶片单元法所使用的参考声速。默认值为 0.0 m/s。仅当使用叶片单元法为虚拟盘体激活以下两个物理模型时才适用：

组合框	模型
材料	气体
状态方程	恒密度

如果不更改参考声速的默认值，则在清除求解后、初始化期间和每次重启后，输出窗口都将显示以下警告：

“VirtualDisk-->参考声速”中的输入值为负值或零。请在“虚拟盘体-->参考声速”中指定“空气”的值。

[虚拟盘体]子节点和属性

在虚拟盘体 > 虚拟盘体 > 虚拟盘体节点下，通过以下子节点进一步定义叶片单元法中的虚拟盘体：

时间选项
翼型截面
弦长分布
扫掠角分布
扭转分布
盘体几何
旋转速率
盘粘贴指定
切割收敛控制
目标拉力
目标俯仰与旋转力矩
盘体俯仰指定
虚拟盘体/叶片分辨率
叶尖损失校正
源收敛项

时间选项

指定源项分布如何应用于盘。为此，可以使用平均时间方法或准确时间方法。在平均时间方法中，对源项求平均值，然后应用于旋翼转盘。在准确时间方法中，源项通过跟踪运动添加到叶片。另请参见：时间选项指定。

翼型截面

用于将局部气动系数指定为攻角的函数，以及沿叶片的特定径向点上的马赫数或雷诺数（由标准化盘体跨距指定）。标准化盘体跨距定义沿叶片的无量纲径向坐标。其计算方法为：

\frac{r}{R}

，其中 r 是径向坐标，R 是最大叶片半径。

要完整定义气动系数，应填写相应子节点的属性。有关更多信息，参见翼型截面属性。

弦长分布

用于定义旋翼上的弦长分布。可以将此数据作为常数值、多项式、标准化盘体跨距的函数或作为表提供。还可以指定用于定义弦的维度。

方法	子节点
常数	常数设置恒定的弦值。
多项式 (r/R)	多项式 (r/R) 将弦长分布指定为多项式形式的无量纲盘体跨距函数。
表 (r/R)	表 (r/R) 用于指定表示弦长分布的数据表，并定义表示标准化跨距和弦数据的列。

扫掠角分布

用于定义旋翼上的扫掠角分布。可以将此数据作为常数值、多项式、标准化盘体跨距的函数或作为表提供。还可以指定用于定义弦的维度。

方法	子节点
常数	常数设置恒定的扫掠角值。
多项式 (r/R)	多项式 (r/R) 将扫掠角分布指定为多项式形式的无量纲盘体跨距函数。
表 (r/R)	表 (r/R) 用于指定表示扫掠角分布的数据表，并定义表示标准化跨距和弦数据的列。

扭转分布

用于定义旋翼上的扭转分布。可以将此数据作为常数值、多项式、标准化盘体跨距的函数或作为表提供。还可以指定用于定义弦的维度。

方法	子节点
常数	常数设置恒定的叶片扭转值。
多项式 (r/R)	多项式 (r/R) 将叶片扭转分布指定为多项式形式的无量纲盘体跨距函数。
表 (r/R)	表 (r/R) 用于指定表示叶片扭转分布的数据表，并定义表示标准化跨距和弦数据的列。

盘体几何

参见虚拟盘体模型参考

旋转速率

指定盘体的转速。旋转速率可以指定为恒值，也可以线性跃升至指定的最大值。如果选定线性跃升，则以下子节点可用。

子节点	属性
线性跃升	开始计数器指定开始任何旋转的迭代或时间步。结束计数器指定要对其施加完全旋转速率的迭代或时间步。初始值指定开始跃升时的低旋转速率值。跃升计数器显示用于控制旋转速率的跃升的计数器。时间选项确定计数类型：选中平均时间时为迭代。选中准确时间时为时间步。

盘粘贴指定

通过叶片俯仰角的以下三个分量（在 Eqn. (5142) 中定义）指定叶片的初始方位：

集合俯仰 () $θ_{0}$

指定通过斜盘垂直升降生成的俯仰角分量，其在方位角方向的任一处都是恒定的。

循环俯仰：余弦分量（横向循环俯仰） $θ_{1 c}$

指定旋翼转盘相对于飞行方向向左/向右倾斜。这是通过斜盘的左/右倾斜生成的，并导致直升机滚转倾斜。

循环俯仰：正弦分量（纵向循环俯仰） $θ_{1 s}$

指定旋翼转盘相对于飞行方向向前/向后倾斜。这是通过斜盘的前/后倾斜生成的，会导致直升机的头部向下或尾部向下倾斜。

虚拟盘修剪选项

如果需要任何目标拉力或/和力矩，Simcenter STAR-CCM+ 修剪求解器将计算控制输入，即达到所需拉力和力矩所需的集合俯仰、横向循环俯仰和纵向循环俯仰。

修剪求解器根据初始俯仰值迭代式计算控制输入，直到收敛。请参见数值修剪算法。

可以通过使用“虚拟盘体角度”报告来适应俯仰角分量的迭代开发过程。请参见报告虚拟盘体结果。

选项	相应的子节点
无修剪不执行切割。俯仰角的所有部分都是通过初始值固定的。	无
仅修剪拉力迭代切割算法仅调整集合俯仰角以获得所需的拉力值。	切割收敛控制当虚拟盘修剪选项设为修剪拉力或修剪拉力与力矩时，可将切割亚松弛因子和切割容差设为所需的值。这就加快了数值修剪算法的收敛。有关更多信息，请参见源项更新概述。目标拉力当虚拟盘修剪选项设为修剪拉力时，可设置目标旋翼拉力。旋翼拉力表示通过旋翼叶片生成的升力。
修剪拉力与力矩迭代切割算法调整俯仰角的所有部分（集合、纵向循环和横向循环俯仰角）以获得所需的拉力和力矩值。	目标俯仰与旋转力矩当虚拟盘修剪选项设为修剪拉力与力矩时，可设置目标旋翼俯仰力矩（导致直升机头部向下或尾部向下倾斜）和目标旋翼滚转力矩（导致直升机发生左/右滚转倾斜）。修剪求解器会迭代地计算俯仰角的三个相应分量，以达到所需的力矩。
如果仅修剪拉力或修剪拉力和力矩选项与时间选项准确时间组合在一起	精确时间修剪指定旋转输入根据转数运行修剪计算，其中设置开始修剪旋转以指定达到周期流态后数据收集的开始旋转。要在更新控制输入之前指定已用转数，则设置校正之间的转数。数据收集只持续一转。例如，开始修剪旋转 3 和校正之间的转数 2 表示数据收集从第 3 转开始。在第 `4` 转，数据收集完成，且第一次校正完成。校正每两转进行一次，即第 `4`、第 `6`、第 `8` 转，依此类推。公差输入通过指定源项公差运行迭代修剪计算，必须满足该公差才能启动新的修剪计算。满足公差时开始收集数据。第一次校正发生在数据收集之后一转。再次满足公差时，后续数据收集开始。

盘体俯仰指定

指定用于定义旋翼叶片俯仰导致叶片周围的升力分布的分量。这些组件是：

锥角：当旋翼系统制造升力时，直升机旋翼桨叶的翼展轴和与旋翼主轴成直角的平面之间形成锥角。锥角由作用于旋翼桨叶上的离心力和桨叶制造的升力之间的关系而造成。此角度对应于 Eqn. (5138) 中的 $δ_{0}$ 。
循环俯仰：余弦分量：此角度对应于 Eqn. (5138) 中的 $δ_{1 c}$ 。
循环俯仰：正弦分量：此角度对应于 Eqn. (5138) 中的 $δ_{1 s}$ 。
平铰链偏心距：直升机旋翼系统中的水平铰链和旋翼毂之间的距离。铰链可让桨叶在补偿升力不对称的俯仰运动中向上和向下移动。

虚拟盘体/叶片分辨率

指定用于叶片单元法的插值网格的分辨率。分辨率取决于选定的时间选项。对于时间平均方法，默认插值法利用了四个相邻叶片元素的源项强度，从而提供了更平滑的源项分布。对于准确时间方法，默认插值法会沿叶片应用内部线性网格，以计算每个叶片元素的源项。它会对源项进行线性插值，并使用二元高斯分布将源项分布到有限体网格，从而提供源项的更平滑的分布。以下子节点可用：

子节点	属性
方位分辨率仅可用于平均时间方法	方位分辨率二维虚拟盘体插值网格的方位角方向分辨率。
径向分辨率	径向分辨率二维虚拟盘体插值网格的径向分辨率。径向分布函数选择插值网格的网格线以何种方法向虚拟盘体的外半径聚簇。确定网格线的径向分布方式。选项包括：常数：指定径向网格线的等距分布。几何：指定径向网格线分布的几何级数。使用简单几何关系分布容器层。相邻容器层之间的延伸因子始终为常数值。双曲正切：指定径向网格线分布的双曲函数。根据单参数双曲正切延伸函数分布容器层： $s (n_{i}) = 1 + \frac{\tanh [F_{s} (n_{i} / N - 1)]}{\tanh (F_{s})}$ 其中 N 是总层数， $n_{i}$ 是当前节点， $F_{s}$ 是总体延伸因子， $s (n_{i})$ 是节点 $n_{i}$ 的分布值。注意，由于 $0 \leq n_{i} \leq N$ ，因此如果层数为 5，则 $n_{i}$ 的值为 0、1、2、3、4 和 5。径向延伸模式选择定义因子的方法，以确定非常数径向分布函数的径向网格线分布密度。选项包括：无：停用径向延伸延伸因子：定义容器第 n 层与容器第 n+1 层的间距比比例因子：最后一个容器层与第一个容器层之间的间距比。

子节点

属性

方位分辨率: 仅可用于平均时间方法

方位分辨率: 二维虚拟盘体插值网格的方位角方向分辨率。

径向分辨率

径向分辨率: 二维虚拟盘体插值网格的径向分辨率。

径向分布函数

选择插值网格的网格线以何种方法向虚拟盘体的外半径聚簇。确定网格线的径向分布方式。选项包括：

常数：指定径向网格线的等距分布。
几何：指定径向网格线分布的几何级数。使用简单几何关系分布容器层。相邻容器层之间的延伸因子始终为常数值。
双曲正切：指定径向网格线分布的双曲函数。根据单参数双曲正切延伸函数分布容器层：
$s (n_{i}) = 1 + \frac{\tanh [F_{s} (n_{i} / N - 1)]}{\tanh (F_{s})}$

其中 N 是总层数， $n_{i}$ 是当前节点， $F_{s}$ 是总体延伸因子， $s (n_{i})$ 是节点 $n_{i}$ 的分布值。注意，由于 $0 \leq n_{i} \leq N$ ，因此如果层数为 5，则 $n_{i}$ 的值为 0、1、2、3、4 和 5。

径向延伸模式

选择定义因子的方法，以确定非常数径向分布函数的径向网格线分布密度。选项包括：

无：停用径向延伸
延伸因子：定义容器第 n 层与容器第 n+1 层的间距比
比例因子：最后一个容器层与第一个容器层之间的间距比。

叶尖损失校正

叶尖损失校正定义范围为 0 到 1 的因子

F

，它乘以选定校正变量可生成朝向叶尖的校正升力。此校正因子被指定为无量纲标准化盘体跨距的函数

r^{'} = r / R

。该因子的范围为从 0 到 1，其中，

r

为径向位置，

R

为虚拟盘体的外半径（对应于叶尖半径）。

有多种方法可定义叶尖损失校正因子：

方法	子节点	属性
常数提供向后兼容性。当导入在 Simcenter STAR-CCM+ 12.04 版之前创建的模拟文件且叶尖校正处于活动状态（0 < 叶尖校正 < 1）时，会自动设置此方法。叶尖损失因子具有阶跃函数的形状，在径向起点之前值为 1，之后值为 0。校正升力可通过将升力乘以叶尖损失因子求出。	常数	径向起点定义虚拟盘体上开始应用叶尖损失校正的径向位置。对于先前恢复的模拟文件，其值为先前设置的叶尖校正值。
余弦从径向起点开始，以半余弦函数的形式设置叶尖损失因子： $F = {\begin{matrix} 1 & , & 0 \leq r^{'} < {r^{'}}_{start} \\ \cos [\frac{π}{2} (\frac{r^{'} - {r^{'}}_{start}}{R - {r^{'}}_{start}})] & , & {r^{'}}_{start} \leq r^{'} \leq R \end{matrix}$ (198) 此函数使叶尖损失因子从径向起点到虚拟盘体的外半径逐步减小。校正升力可通过将升力乘以叶尖损失因子求出。	余弦	径向起点定义虚拟盘体上开始应用叶尖损失校正的径向位置。对应于Eqn. (198)中的 ${r^{'}}_{start}$ 。
用户自定义以用户自定义场函数的形式设置叶尖损失因子。径向起点和用户自定义叶尖损失因子都会随空间变化。	用户自定义	校正变量指定用于与叶尖损失因子相乘的校正变量。选项包括：升力：应用用户自定义场函数作为升力校正，这将对求解器计算的初始升力进行缩放。攻角：攻角校正的用户自定义场函数返回的校正因子将应用于求解器计算的初始攻角。升力与曳力：升力与曳力均根据升力校正和曳力校正场函数中提供的因子进行校正。这些校正将应用于求解器计算的初始升力与曳力。因子可以相同，也可以不相同，具体取决于公式。有关子节点属性，请参见校正变量属性

源收敛项

用于为源项指定源亚松弛因子和源容差。

翼型截面属性

当翼型截面函数指定设为雷诺数时，以下节点和属性将显示在模拟树的翼型截面 > [翼型截面]节点中。


对象	属性
Cl（攻角，雷诺数）	表：雷诺数选择包含雷诺数的选定输入表列表：攻角选择包含攻角的选定输入表列表：Cl 选择包含升力系数的选定输入表列输入表选择包含翼型截面升力系数数据的表列列出选定输入表的导入列（只读）详细激活额外输出
Cd（攻角，雷诺数）	表：Cd 选择包含曳力系数的选定输入表列输入表选择包含翼型截面曳力系数数据的表

当翼型截面函数指定设为马赫数时，以下节点和属性将显示在模拟树的翼型截面 > [翼型截面]节点中。


对象	属性
Cl（攻角，马赫数）	表：马赫数选择包含马赫数的选定输入表列表：攻角选择包含攻角的选定输入表列表：Cl 选择包含升力系数的选定输入表列输入表选择包含翼型截面升力系数数据的表列列出选定输入表的导入列（只读）详细激活额外输出
Cd（攻角，马赫数）	表：Cd 选择包含曳力系数的选定输入表列输入表选择包含翼型截面曳力系数数据的表

校正变量属性

这三个校正变量全都需要径向起点，径向起点定义虚拟盘体上开始应用叶尖损失校正的径向位置。使用自己的场函数时，可以将起点设为常数，也可以将其设为绕叶片扫掠的圆变化。

要创建对角度位置的依赖，需要使用内置场函数[虚拟盘体]的网格单元方位。

与用于定义叶尖损失校正的其他方法不同，在此处可以从三个校正变量中选择一个变量，并将叶尖损失因子乘以该变量。其属性为：


对象	属性
用户自定义 > 升力	径向起点根据虚拟盘体中的网格单元方位指定标量场函数例如： `abs(0.15sin(${VirtualDiskCellAzimuth1}))+0.8` 升力校正指定与虚拟盘体的标准化盘体跨距有关的升力的标量场函数例如： `cos(${pi}/2 (${VirtualDiskNormalizedSpan1} - ${azimuthFunction})/(1.0 - ${azimuthFunction}))`
用户自定义 > 攻角	径向起点根据虚拟盘体中的网格单元方位指定标量场函数例如： `abs(0.15*sin(${VirtualDiskCellAzimuth1}))+0.8` 攻角校正指定与虚拟盘体的标准化盘体跨距有关的攻角的标量场函数。
用户自定义 > 升力与曳力	径向起点根据虚拟盘体中的网格单元方位指定标量场函数例如： `abs(0.15*sin(${VirtualDiskCellAzimuth1}))+0.8` 升力校正指定与虚拟盘体的归一化盘体跨距有关的升力的标量场函数。曳力校正指定与虚拟盘体的归一化盘体跨距有关的曳力的标量场函数。

选项	相应的子节点
无修剪不执行切割。俯仰角的所有部分都是通过初始值固定的。	无
仅修剪拉力迭代切割算法仅调整集合俯仰角以获得所需的拉力值。	切割收敛控制当虚拟盘修剪选项设为修剪拉力或修剪拉力与力矩时，可将切割亚松弛因子和切割容差设为所需的值。这就加快了数值修剪算法的收敛。有关更多信息，请参见源项更新概述。目标拉力当虚拟盘修剪选项设为修剪拉力时，可设置目标旋翼拉力。旋翼拉力表示通过旋翼叶片生成的升力。
修剪拉力与力矩迭代切割算法调整俯仰角的所有部分（集合、纵向循环和横向循环俯仰角）以获得所需的拉力和力矩值。	目标俯仰与旋转力矩当虚拟盘修剪选项设为修剪拉力与力矩时，可设置目标旋翼俯仰力矩（导致直升机头部向下或尾部向下倾斜）和目标旋翼滚转力矩（导致直升机发生左/右滚转倾斜）。修剪求解器会迭代地计算俯仰角的三个相应分量，以达到所需的力矩。
如果仅修剪拉力或修剪拉力和力矩选项与时间选项准确时间组合在一起	精确时间修剪指定旋转输入根据转数运行修剪计算，其中设置开始修剪旋转以指定达到周期流态后数据收集的开始旋转。要在更新控制输入之前指定已用转数，则设置校正之间的转数。数据收集只持续一转。例如，开始修剪旋转 3 和校正之间的转数 2 表示数据收集从第 3 转开始。在第 `4` 转，数据收集完成，且第一次校正完成。校正每两转进行一次，即第 `4`、第 `6`、第 `8` 转，依此类推。公差输入通过指定源项公差运行迭代修剪计算，必须满足该公差才能启动新的修剪计算。满足公差时开始收集数据。第一次校正发生在数据收集之后一转。再次满足公差时，后续数据收集开始。