缝道闭合门对多段翼型气动特性的影响研究

增升装置是飞机的重要部件,多段翼型则是增升装置的设计基础。为了改善多段翼型固定翼后缘处襟翼舱的分离,提升多段翼型的升阻特性,在固定翼后缘下壁面增加缝道闭合门装置,并对缝道闭合门及其偏转角度、转轴位置对多段翼型气动特性的影响进行了数值模拟研究。计算结果表明,小迎角范围内,在固定翼后缘下壁面增加缝道闭合门后,能够减少固定翼后缘襟翼舱的气流分离,最多可为多段翼型的升阻比带来1.9%的提升。多段翼型升阻比随缝道闭合门偏转角度、缝道闭合门转轴至襟翼前缘距离的增加呈先上升后下降的趋势。与无缝道闭合门构型相比,偏转角度为15°时,最多可为多段翼型升阻比带来4.9%的提升;转轴距襟翼前缘距离占弦长6%时,最多可为多段翼型升阻比带来7.4%的提升。

30P-30N多段翼型复杂流场数值模拟技术研究

采用"亚跨超CFD软件平台"(TRIP2.0)数值模拟了30P-30N多段翼型的复杂流场,主要目的是考核湍流模型、转捩位置对多段翼型压力分布和典型站位速度型的影响。本文通过求解任意坐标系下的雷诺平均的N-S方程,采用多块对接结构网格技术,在与相应试验结果对比的基础上,详细研究了SA一方程湍流模型、SST两方程湍流模型、不同的转捩位置对该翼型压力分布和典型站位速度型的影响。本文的研究结果表明,采用全湍流模拟方式可以较好地模拟该多段翼型的压力分布,但对速度型的模拟精度较差;模拟试验的转捩位置可以改善主翼附面层与前缘缝翼边界层尾迹区的模拟精度;采用微吸气技术推迟前缘缝翼的转捩位置,可以进一步提高缝翼尾迹区的数值模拟精度。

具有Gurney襟翼的多段翼型空气动力特性分析

增大飞机的升力可以有效地缩短飞机起飞和着陆的滑跑距离 ,本文通过对高升力多段翼型有、无Gurney襟翼时的翼面边界层、尾迹速度分布及表面压力分布的测量等实验方法研究了具有Gurney襟翼时的多段翼型绕流特性及增升规律。实验研究结果表明 ,在α =8°时 ,Gurney襟翼高度为 0 .0 2c和 0 .0 5 5c时 ,使多段翼型升力系数分别增加了 1 3%和 2 2 %。Gurney襟翼的增升效果不仅与Gurney襟翼的高度密切相关 ,而且还与在翼面上的安装位置有关。

多段翼型大迎角下主翼、襟翼上的分离流及缝道流动

使用雷诺平均Ｎ－Ｓ方程、采用可用于较大分离区的Ｊｏｈｎｓｏｎ－Ｋｉｎｇ紊流模型、嵌套网格和有限体积法研究大迎角下的多段翼型绕流，特别是主翼、襟翼上的分离流动及缝道流动。利用嵌合体技术对组合体每一部分生成高质量并适于高效求解的贴体网格。以具有１７％相对厚度的ＧＡＷ－１翼型带３０％襟翼翼型为例进行了计算，计算结果与实验结果吻合很好，证实该方法可以较好地预计多段翼型上的分离流、缝道流动与最大升力。

多段翼型高精度数值模拟技术研究

采用五阶精度的加权紧致格式(WCNS)数值模拟了NLR7301两段翼型、30P-30N三段翼型的复杂流场,主要目的是考核WCNS格式模拟多段翼型复杂流场的能力,研究湍流模型、转捩位置对多段翼型压力分布和典型站位速度型的影响。通过求解任意坐标系下的雷诺平均的N-S方程,采用多块对接结构网格技术,在与相应实验结果对比的基础上,详细研究了SA一方程湍流模型、SST两方程湍流模型、转捩位置对该翼型压力分布和典型站位速度型的影响。研究结果表明,基于WCNS格式,采用全湍流模拟方式可以较好地模拟该多段翼型的压力分布,但对边界层速度型和阻力系数的模拟精度较差;模拟实验的转捩位置可以改善边界层和尾迹区的模拟精度,提高阻力的数值模拟精度。

缝道参数对多段翼型气动性能的影响

数值模拟研究缝道参数对着陆构型多段翼型气动性能的影响,采用有限体积法求解雷诺平均N-S(Navier-Stokes)方程,湍流模型采用S-A(Spalart-Allmaras)模型,给出了多段翼型升力系数与表面压力系数随各缝道参数的变化规律.计算结果表明:采用的计算模型可用于二维多段翼型的计算;缝道参数对多段翼型气动性能的影响显著,在各个缝道参数的变化范围内升力系数均存在最优值,适当的缝道参数可以抑制后翼上表面逆压梯度,消除后翼分离,并保持前翼尾迹不与后翼边界层相掺混,提高多段翼型的气动性能.

多段翼型局部主动变形流动控制的非定常数值模拟

对30P30N三段翼型失速攻角附近的分离流动进行了数值模拟研究。为了抑制大攻角时背风区的流动分离,在主翼段上表面引入了行波壁变形模型和抛物型局部主动振动模型,利用作者以往发展的动态混合网格技术和相应的非定常计算方法,对变形过程中的非定常分离流动进行了数值模拟,分析了各种变形参数对流动分离的影响。计算结果表明,在适当的条件下,局部主动变形能够抑制翼型背风区的分离,由此可以起到增升减阻的作用,改善翼型的气动性能。

多段翼型粘性绕流多块网格数值模拟

采用多块结构网格和分区求解技术对多段翼型绕流进行雷诺平均NS方程数值模拟 ,并将计算的压力分布与实验进行了比较 .

无网格算法在多段翼型流动计算中的应用

研究了一种求解欧拉方程的无网格算法 ,发展出了一套布点及点云自动生成的方法 ;在点云离散的基础上 ,采用最小二乘法求解矛盾方程的方法来求取空间导数 ,进而获得数值通量 ;采用四步龙格 -库塔方法进行时间推进 ,并引入当地时间步长和残值光顺等加速收敛措施。通过对NA CA0 0 12翼型的跨音速流动和多段翼型复杂绕流的数值模拟 。

多段翼型的一种分析方法

采用定常二维欧拉方程和积分形式的可压缩附面层方程作为基本方程 ,并将附面层方程耦合到求解欧拉方程的全局性牛顿解法中 ,形成了一种求解多段翼型高升力系统的数值计算方法。计算结果与风洞试验结果进行了对比 ,两者基本吻合。计算实践表明 ,该方法具有适用性强、收敛快的优点 。

多段翼型吹气流动分离控制研究

基于雷诺平均Navier-Stokes粘性流动方程,采用数值模拟方法,分析了吹气控制对多段翼型气动性能的影响,阐述了吹气改善多段翼型流动的机理。采用有限体积法对雷诺平均Navier-Stokes方程进行空间离散,时间方向推进采用二阶迎风格式,湍流模型采用SST k-ω模型。结果表明:在多段翼型基础上采取吹气控制可以获得很好的气动增升效果,三段翼型的最大升力系数可达4.98;吹气可改善多段翼型表面流动,减小其流动分离,增加升力;在同样的吹气口几何参数条件下,在一定范围内增大吹气动量系数可以提高多段翼型的升力系数;在多段翼型主翼后段和襟翼同时施加吹气流动控制可以获得更好的效果,升力系数比基本三段翼型(基本构型A)增加30.05%。

带扰流板下偏的多段翼型地面效应数值模拟

采用有限体积法和k-ωSST湍流模型求解雷诺平均N-S方程,使用运动壁面边界条件模拟地面的相对运动,研究了地面效应对带扰流板下偏的多段翼型气动特性的影响,并分析了地效影响下升力系数减小的原因。结果表明:随着离地高度的减小,多段翼型的升力和阻力减小,升阻比有所增大;升力系数的减小幅值随着离地高度的减小和迎角的增大逐渐增大,最大可以减小22%左右;地效影响下,主翼上表面吸力减小导致的升力系数减小幅值是下表面压力增大导致的升力系数增大幅值的3倍以上。升力系数减小原因分析表明:(1)地面效应对干净翼型升力系数的影响与迎角范围有关,在中小迎角下升力系数增大,在大迎角下升力系数减小,而多段翼型往往工作在大迎角下的起降阶段,故其升力系数在地效作用下减小;(2)扰流板下偏前后的升力系数增量随着离地高度的减小而减小,最大减小量可以达到50%左右,说明地面效应使得多段翼型前后部件之间的增升作用减弱,从而导致多段翼型的升力系数进一步减小。

基于MADS算法与嵌套网格技术的多段翼型优化设计方法研究

基于MADS算法、嵌套网格技术以及刚性动网格技术,以求解RANS方程为气动特性分析方法,对某大型客机带增升装置的多段翼型着陆构型下的缝道、重叠量和偏转角等参数进行优化设计,结果显示,该方法有较高的优化效率及计算精度。

带缝翼多段翼型气动特性的实验研究

首先对测力和测压两种翼型的实验方法作了对比研究,在此基础上用测压法对多段翼型前缘缝翼气动特性进行了实验研究。结果表明,测力和测压两种方法均可用于翼型的实验研究,前缘缝翼缝道的不同构型对多段翼型的增升效果和气动效率(升阻特性)都有极大的影响。具有前缘缝翼最佳优化缝道多段翼型的最大升力系数CL max可达3.900,失速迎角α为31°,它比普通缝道多段翼型的最大升力系数(2.790)增加了39%,失速迎角增大了23°。

结冰对翼型和多段翼型绕流及气动特性影响研究

对翼型结冰问题,在结冰条件下,利用数值方法分析研究翼型和多段翼型绕流流场及气动特性的影响。对于翼型和多段翼型,采用分区多块网格技术,结合法向外推的代数方法和求解椭圆型方程方法,生成高质量计算网格。采用中心有限体积法,以及Runge-K utta显式时间推进格式,结合B-L代数湍流模型,运用流场分区求解算法,完成了绕流流场的N-S方程数值模拟,进一步针对3种不同的冰型:钝头体、双角体和尖头体冰型,分析不同形状的冰型对翼型和多段翼型绕流流场及气动特性的影响。

多段翼型低速流场与气动特性数值计算研究

在结构化网格求解RANS方程的基础上,将嵌套网格技术应用在低速绕流气动特性计算中,并以NLR-7301两段翼型和某运输机5段翼型在起飞构型下对低速绕流流场进行数值模拟,将气动特性及流场特性的数值模拟数据与对接网格计算以及风洞实验数据进行了比较。结果表明,该气动特性计算方法有着较高的精度和可靠性。

多段翼型缝翼流动速度的定常和非定常特性研究

用热线风速仪研究多段翼型前缘缝翼在不同条件下流动速度的定常性和非定常性。结合多段翼型定常流动Navier-Stokes方程数值模拟的结果,分析了迎角、后缘襟翼参数(偏角、缝道宽度、搭接量)对缝翼定常和非定常流动速度的影响规律。研究结果表明:在缝翼后缘处,流动分为缝道加速流动区、缝翼尾流区、缝翼上表面以上的主流区;缝翼尾流区流动速度非定常性主要表现在中低频率范围(2k Hz以下),而缝道加速流动区和缝翼上表面以上的主流区流动非定常性常表现出高频特性(2k Hz以上);在失速前随迎角增加,或者当襟翼偏角从20°向30°增加时,缝道流动加速,槽区涡减小;缝翼槽区涡形成和振荡是中低频率范围流动非定常性的机理,而缝翼鼻尖脱落涡是缝翼槽区涡振荡的激励因素。

多段翼型流动非定常性计算研究

用基于SA湍流模型的DES计算方法对30P-30N多段翼型绕流的非定常性进行数值模拟。通过将非定常计算的气动特性平均值和定常实验结果比较验证了计算方法的可靠性,并对基于SA湍流模型的DES方法非定常数值模拟的结果进行分析。结果表明,所述方法正确地模拟了多段翼型流动的非定常性。缝翼下表面具有一定的涡量变化,而襟翼上表面后缘有明显的周期性的涡脱落。初步揭示了多段翼型噪声辐射的根本原因。研究结果对减小多段翼型噪声的方法研究具有一定的意义。

基于分布式遗传算法的多段翼型优化设计

为了提高采用遗传算法的气动外型优化设计的效率 ,文中探讨了将分布式计算引入到优化设计过程中 ,实现了基于分布式遗传算法的多段翼型优化设计 ,进行了多段翼型的缝隙、重叠量和偏转角度等量的优化设计。设计实践表明 ,该方法是可行的。

N-S方程多段翼型绕流计算的嵌套网格方法

通常生成复杂外形物体的单域贴体网格很困难,为了克服这点,采用嵌套网格生成技术。以三段翼型为例,首先对某三段翼型分别生成贴体计算网格,再采用嵌套网格技术,生成嵌套网格,最后采用N-S方程对该翼型的粘性绕流进行数值模拟。计算结果验证了嵌套网格方法能较好地模拟多段翼型上的粘性绕流、多缝道流动及最大升力。