翼型叶片精确参数化建模的研究及应用

从理论上分析了抛物线、单圆弧和双圆弧型翼型中心线方程,推导并更正了双圆弧中心线翼型的前、后缘方向角的取值规律。阐述了翼型叶片截面的参数化建模方法,利用微分的思想,通过中心线分割点的弧长值求得了对应横坐标,从而获得了更加精确的翼型叶片上、下轮廓控制点坐标参数化计算方法。在此基础上,开发了翼型叶片截面参数化绘图程序,实现了叶型截面的精确自动绘制。

圆弧板翼型小雷诺数气动特性计算研究

采用流体有限元分析方法对圆弧板翼型在10000～40000雷诺数下的气动特性进行了系统的计算研究,得到了较为完整的数据。

圆弧翼型叶片力学模型的计算及气动特性研究

提出一个二维圆弧翼型的力学模型,以非定常伯努利方程为基础,在不考虑来流所引起环量的情况下,计算得到叶片所受到的法向力、升力和阻力的表达式。在计算过程中,采用儒可夫斯基保角变换法将圆弧翼型上的位移、速度等转换为极坐标形式,简化计算分析过程。在此基础上,通过给定攻角随时间变化的函数,分析得到叶片在连续时间域的非定常受力变化曲线,并探讨不同拱高圆弧翼型受力的变化规律,为研究更为复杂翼型叶片的气动性能奠定基础。

圆弧翼型跨声速流动的动态模态分析

跨声速翼型的激波周期性自激振荡会给机翼结构带来附加的脉动载荷,从而加剧飞行器表面结构的疲劳损伤。使用动态模态分解(DMD)方法研究了跨声速下绕厚度18%的对称双圆弧翼型的压力脉动场,分析了DMD提取的各阶主模态的频率特征、压力脉动的空间分布以及压力脉动随激波振荡的时间演化过程,并使用DMD模态进行流场重构。结果表明,DMD方法能准确捕捉流场各特征频率的模态,第1阶模态是激波抖振的主频,在激波的自激振荡过程中占主导作用,前7阶模态重构的流场损失函数降低至4%以内,误差主要分布于激波间断处。

Gurney襟翼对圆弧板翼型气动性能影响的数值模拟

为了分析Gurney襟翼对圆弧板翼型气动性能的影响,采用Fluent软件对无襟翼和带有不同高度Gurney襟翼的圆弧板翼型进行数值模拟.比较它们在不同攻角下性能的差异,分析其周围流场分布的变化,探究Gurney襟翼的增升原理.结果表明:Gurney襟翼改善了圆弧板翼型附近流场的分布,使其升力得到明显提高,并且襟翼高度越大,升力增加得越多;阻力在小攻角时略有减小,大攻角有所增大.在这两者共同影响下,翼型的升阻比在小攻角时获得较好提升.其中,襟翼高度为2%翼型弦长时,增升性能最好.流场中出现的卡门涡街和角涡是Gurney襟翼能够增升的关键因素.

变形振荡翼的动态失速特性研究

该文针对NACA0012振荡翼型动态失速流动现象,采用二维非定常数值模拟的方法,在考察湍流模型和网格分辨率影响的基础上,对比了动网格、多参考系动流域和网格点直接更新法模拟翼型动态失速引起气动力非线性迟滞特性的能力,并侧重分析了轻失速和深失速工况、刚性翼和圆弧变形翼的升阻力曲线及涡量场随攻角变化的演化过程。结果表明:(1)三种模拟振荡翼流场的数值计算方法是等价的;(2)轻失速和深失速工况下的流场结构区别明显,轻失速在振荡周期内流场结构变化不大,而深失速流场出现了明显的分离涡结构,变化剧烈;(3)不同大小变形量对翼型升力系数有着明显影响;合适的变形量大小能够减弱翼型下俯过程中的升力振荡现象;变形量的增大可抑制上仰过程中涡的分离,从而推迟了深失速迟滞效应的发生。