基于柱状粗糙元的边界层人工转捩试验研究

为提高风洞试验模型边界层转捩模拟的准确性、可靠性和可操作性，逐步取代沿用多年的基于金刚砂粗糙带的转捩模拟方法，本文针对GBM-04A战斗机标模，确定了柱式转捩带的技术参数、制作方法和粗糙元配方，采用全模型测力和表面升华法对边界层转捩效果进行了试验研究。结果表明，对GBM-04A标模而言，粗糙元的最佳高度为h=0．09～0．11mm，在此范围选择粗糙元高度，不仅可以在模型上得到满意的人工转捩效果，而且不产生附加阻力；柱式转捩带具有传统金刚砂粗糙带不可比拟的显著优点，适合在高速风洞试验中推广应用。

不同分布式螺旋桨转向组合下的机翼滑流效应研究

目前航空喷气式发动机仍为运输类飞行器的主要动力且仍在不断进步,但关于未来航空运输的分布式螺旋桨推进、分布式涵道推进等各类电推进概念研究早已开始,并将成为未来运输类航空飞行器的核心竞争力。文中首先采用等效盘方法对单独螺旋桨进行算例验证,计算得到的拉力、扭矩与试验结果吻合较好,且与非定常时间平均的滑流速度分布相近;然后,基于雷诺平均N-S方程,结合SA湍流模型,运用无厚度圆盘代替真实分布式螺旋桨,完成四种分布式螺旋桨旋转组合下的机翼滑流效应研究;最后,对单个螺旋桨正反转情况下的滑流效应进行研究,特别是单个螺旋桨滑流对机翼升阻力增量影响情况。分析结果表明:四种分布式螺旋桨转向组合下的滑流效应均引起机翼升阻力增大;机翼升力与其上下表面吸力峰数量关系密切,而分布式螺旋桨的转向组合直接决定了机翼吸力峰数量,特别是翼尖螺旋桨转向;相邻桨叶转向相反时,其转轴中间位置桨叶均处于上行或下行状态,使得转轴中间区域机翼前缘吸力相对转向同向状态有所加强或减弱;翼尖螺旋桨逆翼尖涡方向旋转具有增升减阻效果,反之则增阻减升。

一种分布式螺旋桨运输机方案及其滑流效应研究

随着电推进技术在汽车、火车等传统运输领域获得不断发展和广泛关注,应用于纯电动或油电混合动力中小型飞行器的分布式螺旋桨推进技术已成为航空研究新热点。首先提出了一种分布式螺旋桨电推进运输机初步方案;然后,基于雷诺平均N-S方程,结合SA湍流模型,运用等效盘代替真实分布式螺旋桨,完成该机低空低速大拉力状态下的有无滑流全机气动特性分析;最后,重点对机翼和尾翼的压力分布、俯仰力矩特性以及分布式螺旋桨下机翼流动进行滑流影响研究。分析结果表明:有滑流状态下升阻力均较无滑流大,且有滑流较无滑流状态机翼低头力矩大,尾翼抬头力矩较大;尾翼离滑流区较远或完全处于滑流区时,有无滑流状态下尾翼俯仰力矩差量较小,而尾翼仅部分处于滑流区时,差量较大;分布式螺旋桨直径相对机翼厚度较大时,更多的螺旋桨功率用于对远离机翼表面区域的气流做功,引起升力系数增加不显著。

局部粗糙机翼表面气动特性影响研究

采用柱型粗糙元,以尖劈和机翼外形为基础,利用CFD数值模拟方法,研究机翼表面局部粗糙区域对其周围气动特性的影响。研究相同粗糙元高度下,粗糙元位于尖劈表面不同位置时局部边界层和气动特性的变化情况;基于流动分区理论,采用空气动力学理论分析与数值模拟结合的方法,分析F16机翼可接受的局部粗糙元高度;根据分析结果,在改进平板外形基础上,验证不同粗糙元高度对改进目标块区域气动特性的影响程度,并给出流经局部粗糙区域的流体发展状况。为了验证数值结果的准确性,采用S-A与SST湍流模型进行对比求解。本文工作对复杂大气环境引起的飞行器局部粗糙表面区域气动特性变化的研究具有指导意义。