民用飞机侧滑角传感器安装位置数值研究

侧滑角传感器的安装位置会影响当地侧滑角测量的准确性,并且其尾迹涡可能会影响到布置在机头两侧其他传感器,因而研究侧滑角传感器的安装定位对民用飞机的操控特性和安全性有着重要意义。采用基于非结构网格的计算流体力学(computational fluid dynamic,简称CFD)数值模拟方法研究了侧滑角传感器安装位置对机头附近当地侧滑角和对当地攻角的影响。计算构型分别为全机干净机身构型和全机干净机身加上安装在机头上两组不同位置分布的侧滑角传感器构型。计算工况为来流马赫数0.85,来流攻角±2°,干净构型的来流侧滑角为0°~20°,传感器构型来流侧滑角0°和10°。对三种构型的流场、机头偏移面处当地侧滑角、当地攻角分布和无量纲涡量分布进行了分析比较,得到侧滑角传感器处当地侧滑角随来流侧滑角的变化规律,以及侧滑角传感器的尾迹影响区域及其对机头两侧当地攻角分布的影响,并给出了侧滑角传感器尾迹影响下机头两侧攻角传感器的合理布置区域。

采用气膜冷却的燃烧室流场数值研究

针对某采用气膜冷却的燃烧室在设计工况运行时喷管喉道内温度非正常升高所导致的烧蚀故障,该文基于有限体积方法数值模拟燃烧室内的流场,分析烧蚀的原因并提出改进方法。研究发现,冷却气膜在一个较大旋涡诱导作用下被卷入燃烧室中心区,导致喉部处局部温度非正常升高至2252K,从而将内壁烧蚀。通过改变冷却气体的流量和进入燃烧室的入流方向,能使喷管喉部温度降低500K以上,从而降低了发生烧蚀的可能性。该文还得到了最佳冷却效率的冷气入流方向角为60°～70°。

动力干扰下宽体客机机翼多目标优化设计

在机翼/机身/吊挂/动力短舱(WBPN)构型中开展了宽体客机机翼外形多目标优化设计。通过对动力短舱流场的动量积分,分析了直接用壁面积分"阻力"作为机体外形减阻优化设计目标函数的合理性。计算研究了短舱/吊挂的安装,以及发动机喷流对翼吊布局宽体客机机翼的干扰作用,展示了同时在安装效应和喷流干扰下设计机翼外形的重要性。运行搭建于超级计算机上的优化系统,求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程计算流场,实现了动力干扰下机翼外形的三点三目标优化设计。在80h内,完成了近20 000个方案的计算评估,遗传优化近40代。所选的最优方案阻力发散性能明显提高,自动优化后的人工修形设计使机翼剖面展向过渡和压力分布形态更为理想。动力构型下取得的减阻效果,在通气短舱构型下亦得到验证和确认。