基于双eN方法的短舱层流转捩影响因素

发展自然层流短舱对提升现代民机的经济性和环保性具有重要意义,而对影响短舱层流转捩的因素进行研究有助于更好地开展短舱的层流设计。本文基于线性稳定性分析方法,将双eN方法同RANS方程求解器耦合,建立了一套可同时计算T-S(Tollmien-Schlichting)波和横流(CF)驻波诱导转捩的流动转捩预测方法,通过标准椭球算例验证了该方法的正确性,进而研究了来流马赫数、雷诺数、湍流度以及迎角对短舱转捩的影响。结果表明:马赫数和迎角会带来压力梯度的明显改变从而引起转捩位置发生变化;而在此构型的高雷诺数工况下,雷诺数和湍流度对转捩位置影响相对较小,转捩位置移动的区域不超过短舱长度的5%。因此在设计阶段,在高雷诺数条件下保持层流设计要尽量避免较大的逆压梯度,保持顺压梯度。

基于双e^N方法的翼身组合体流动转捩自动判断

发展翼身组合体复杂外形流动转捩自动判断方法,对高亚声速民机自然层流(NLF)机翼设计具有重要意义。使用多块结构化网格和三维雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程求解器,耦合边界层方程求解和基于线性稳定性理论(LST)的完全双e^N方法,发展了一套可同时计及Tollmien-Schlichting波和横流不稳定性扰动诱导转捩的翼身组合体流动转捩自动判断方法。对DLR-F4翼身组合体绕流进行了转捩自动判断,将得到的转捩位置与试验结果进行比较,验证了所发展方法的正确性。使用上述方法对配置自然层流机翼的中短程民机翼身组合体外形进行了数值模拟,并将结果与单独机翼的转捩位置进行了对比,结果表明机身三维位移效应增强了自然层流后掠机翼边界层的横流不稳定性强度,导致翼根转捩位置提前至前缘区。