基于结构网格的栅格翼子弹翼身组合体气动特性

对于不同结构形式的栅格翼,采用了分块结构网格生成策略,通过求解N-S方程对栅格翼子弹翼身组合体的亚声速和跨声速绕流流场进行了数值模拟,获得了栅格翼子弹翼身组合体在不同类型尾翼影响下的亚声速和跨声速气动特性,并与刀形翼子弹翼身组合体的气动特性进行了对比。计算结果表明:栅格翼子弹翼身组合体的飞行稳定性和法向力特性优于刀形翼子弹翼身组合体,其中斜置栅格翼模型的飞行稳定性和法向力特性均为最优;栅格翼子弹翼身组合体的轴向力系数大于刀形翼子弹翼身组合体,斜置栅格翼模型轴向力最大。

DLR-F6翼身组合体数值计算

使用自行研制的混合网格亚跨超声速流场解算器程序MFlow计算了AIAA第三届阻力会议提供的DLR-F6及其带整流装置FX2B情况下的阻力。重点分析了两者的网格收敛特性、阻力极曲线以及压力分布等,并与阻力会议的各个软件的计算结果进行比较。详细分析了DLR-F6翼身结合处后缘附近网格精度对分离气泡计算的影响。计算结果表明,MFlow程序的计算精度与国外软件相近,能够为阻力计算提供比较精确的结果。

带副翼的翼身组合体的数值模拟

利用NUMECA公司的FINE软件对带副翼的翼身组合体进行数值模拟,在副翼和主翼的两个交界面分别形成结构化网格,利用FINE中的FNMB功能进行计算。通过与文献中此类工作的对比,认为FINE软件完成网格自动拼接是行之有效的。用不同网格数进行验算分别得到文献[1]和文献[2]的压力曲线,由此证明两者的区别源于网格数的不同。

带副翼的翼身组合体绕流的Euler和N-S方程解

将对接分区网格与分区求解算法结合 ,有效地求解了带副翼偏转的翼身组合体绕流的N S方程 .数值方法中选用VanLeer分裂格式离散无粘通量项 ,采用中心差分格式来离散粘性通量项 .分区交界面采用了一种满足通量守恒的内边界耦合条件 .数值算例表明该方法是求解带操纵面偏转的翼身组合体绕流的有效方法 .

一种翼身组合体的气动设计及优化(英文)

翼身组合体具有较高的升阻比,可进行较大范围的机动,而且还可以提高落点精度、扩大再入走廊、降低热流峰值并降低过载。采用模线设计方法设计横截面控制点,借鉴航天飞机气动力工程计算方法发展了一套可以预估翼身组合体飞行器纵横向气动力的工程计算方法。提出并建立了翼身组合体飞行器的优化设计模型并进行了计算,获得了带后掠下反翼的翼身组合体优化方案。本方案在5°攻角时升阻比可达6.5,并给出了飞行器稳定配平的质心布置条件。在纵向稳定配平时,组合体飞行器在偏航及滚转方向均为静/动稳定的。研究表明,本方案可在较小攻角时获得较大升阻比,并具有纵横向稳定性,是高超声速机动的潜在可行方案。

DLR-F6翼身组合体跨声速阻力计算

采用美国航空航天学会阻力测试小组提供的多块对接网格,结合Spalart-Allmaras、Wilcox’sk-ω和Menter’s k-ω SST三种湍流模型,通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程、数值模拟DLR-F6翼身组合体的流场来研究阻力计算精度,考查网格和湍流模型对翼身组合体构型气动特性的影响.结果表明:三种湍流模型得到的机翼表面压力系数分布与实验数据吻合良好,气动力随攻角的变化趋势与实验结果一致;Spalart-Allmaras模型得到了网格收敛结果,所得阻力优于其他软件的结果;网格密度对阻力有影响,对机翼表面压力系数分布无明显影响;湍流模型对机翼表面压力系数分布的影响主要体现在激波位置上,对升力影响较小,对阻力(尤其是摩擦阻力)影响显著,对翼根处的流动分离有一定影响;在跨声速流动中,Menter’s k-ω SST模型的结果最接近实验数据.

翼身组合体摇滚特性高速试验研究

简要介绍了翼身组合体高速风洞自由摇滚实验技术的实验装置、实验方法、数据采集等。开展了翼身组合体大迎角下的摇滚特性研究,给出了典型的结果,研究结果表明随着模型迎角的增加,翼身组合体呈现不同的滚转运动形态,包括静态稳定、准极限环摇滚等。所研究的参数范围内后掠角对摇滚有较大影响,随着模型迎角的增加摇滚振幅呈现抛物线,马赫数的增加对最大摇滚振幅起抑制作用。

湍流模型在翼身组合体流场数值模拟中的应用研究

通过求解三维 Reynolds平均 Navier-Stokes方程 ,采用 4种湍流模型 :代数 B-L、J-K90 A/J-K92模型和两方程 k-g模型 ,分别数值模拟了 ONERA-M6机翼、细长旋成体及 NASA TN D-71 2翼身组合体标模的跨声速及超声速流场。计算结果表明 ,对于附体及小分离流动 ,4种湍流模型的数值计算结果与实验值吻合良好 ;对于强激波、大分离等具有强烈上游历程效应的粘性流动 ,k-g和 J-K模型较 B-L模型有更好的模拟能力 ;对于具有多体干扰的复杂流场 ,k-g模型的表现则优于其余

DLR-F4翼身组合体的阻力计算

为了考察自行研发的CFD软件的计算能力和阻力计算精度,本文采用LU SGS方法、MUSCL差分格式和Baldwin Lomax代数湍流模型,数值模拟了AIAA阻力计算工作室提供的DLR F4翼身组合体的绕流流场,综合分析了case1和case2的气动力的计算结果,并与NASAChristopherL.Rumsey采用CFL3D6.0和AFRL/VAACDonW.Kinsey采用Cobalt60提供的两组计算结果以及AGARD提供的两种不同风洞的测力试验结果作了比较。计算结果表明,本文计算精度与国外CFD软件相当。为了提高激波/边界层干扰的模拟精度,今后要重点加强湍流模型的应用研究。

典型高超声速翼身组合体粘性干扰效应模型研究

基于粘性干扰效应的理论研究基础,利用数值模手段获得复杂高超声速外形的气动力数据,建立了完全气体条件下纵向气动力系数的粘性干扰模型;以相对正交距离的形式,给出了粘性干扰模型预测结果的不确定度量化分析。研究表明:从粘性干扰参数的理论研究出发,结合数值模拟手段,是研究高超声速复杂外形粘性干扰效应的有效手段;利用粘性干扰参数和迎角的组合,可以建立具有一定精度的粘性干扰模型,从而将不同高度、马赫数和迎角下的高超声速气动力数据进行关联;利用具有较高计算效率的Euler方程结果,结合粘性干扰模型的修正,获得大规模的用于飞行器设计的气动数据,并建立相应的气动数据库,对于工程设计是一种较为高效、经济的选择。

DLR-F4翼身组合体流场数值模拟

为了研究阻力计算精度并考察网格和湍流模型对翼身组合体构型气动特性的影响,通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程耦合Spalart-Allmaras和Baldwin-Lomax湍流模型,数值模拟DLR-F4翼身组合体流场.使用"超立方体"概念构建绕DLR-F4翼身组合体的高质量多块结构拼接网格,通过网格细分来研究网格密度对计算结果的影响.结果表明:湍流模型和网格密度对升力影响较小,对阻力影响较大,网格密度对压力系数分布影响甚微;适当地缩小第一层网格到物面的距离,增加物面法向网格点数能改善阻力计算精度.

翼面结冰对翼身组合体气动特性影响研究

飞机翼面结冰会影响气动性能,危及飞行安全。针对翼身组合体的翼面结冰问题,设计3种不同的冰型:钝头体、双角体和尖头体,对结冰前后的绕流流场及气动特性,采用数值方法进行分析研究。利用多块网格技术,结合法向外推代数方法和求解椭圆型偏微分方程方法,生成计算网格,采用中心有限体积法、LU-SGS双时间隐式推进算法,结合B-L湍流模型,运用流场分区求解技术,完成绕流流场的N-S方程数值模拟。计算与试验数据进行对比分析,说明了所采用方法的可行性和正确性,并给出了不同冰型对气动特性的影响结果。

一种翼身组合体的气动概念设计(英文)

翼身组合体具有较高的升阻比,可进行较大范围的机动,而且还可以提高落点精度、扩大再入走廊、降低热流峰值并降低过载。本文采用模线设计方法设计横截面控制点,借鉴航天飞机气动力工程计算方法发展了一套可以预估翼身组合体飞行器纵横向气动力的工程计算方法。提出并建立了翼身组合体飞行器的优化设计模型并进行了计算,获得了带后掠下反翼的翼身组合体优化方案。对其升阻比特性、质心设计、稳定性问题、滑翔飞行特性及气动热环境进行了预测和讨论。研究表明,带后掠下反翼的翼身组合体方案可以在较小攻角时获得较大升阻比,纵横向稳定且具有较大的滑翔距离和滞空时间,是一种潜在的高超声速机动方案。

翼身组合体上的侧向喷流作用特性

研究了一种翼身组合体构型在亚、跨、超声速条件下的几种侧向喷流作用情况。通过在构型的不同部位开设喷口 ,实验观察了喷口布局、喷流动量比及来流马赫数等对喷流作用的影响。结果表明 ,马赫数和喷口布局均有显著影响 ,但本文定义的用来度量相互作用特性的喷流增益因子却基本与动量比无关。此外 ,对比分析了单独体构型和翼身组合体构型上的作用特性之差异 ,进一步揭示了主流、喷流在二者相互作用中的地位和影响。本结果对认识侧向喷流干扰特性。

基于空气动力学的变后掠翼翼身组合体变后掠规律基础研究

变后掠翼技术能使飞机兼顾高速和低速飞行性能,大幅提升飞机的经济效益和作战性能。以寻求最佳变后掠规律为目标,基于CFD数值模拟方法设计并研究了一种翼身组合体模型的空气动力特性,为后期结合Matlab计算工具和标准遗传算法,求得指定高度下的最佳变后掠规律提供了有效的依据。

绕翼身组合体高质量网格设计和阻力计算

采用超立方体概念设计了绕翼身组合体外形的高质量连续拼接多块结构化网格,旨在构造一种通用的绕翼身组合体外形的高质量网格生成方法,提高阻力计算精度。以DLR-F4翼身组合体为例生成计算网格,采用雷诺平均Navier-Stokes方程耦合Spalart-Allmaras湍流模型进行阻力计算。超立方体网格计算的结果与实验数据吻合较好,优于其他软件和其他网格的计算结果;从而说明本文超立方体网格构建方法可行、生成的网格质量高,能改善阻力精度,该方法适用于绕相似外形的翼身组合体网格生成。

翼身组合体气动力计算研究

采用求解Euler方程结合附面层修正的方法在结构网格上对翼身组合体跨音速流场进行了数值模拟。附面层方程的求解应用Whitfield提出的动量积分方程和平均流动能积分方程,为了保持Euler方程求解过程中计算网格的固定性,用加在物面上的溢出速度来模拟附面层效应。针对传统的近场方法计算阻力,计算精度较低、误差较大并且不能给出各阻力分量值的缺点,将基于动量定理的远场方法用于飞机的阻力估算,采用远场法将阻力分解为:粘性阻力,激波阻力,诱导阻力,并对各个分量分别进行了求解,将计算结果与近场法以及风洞实验值做了比较。以DLR-F4翼身组合体为考核算例,对所述方法进行了验证,结果显示远场法的计算结果与风洞实验值吻合的很好。

细长翼身组合体前体非对称涡特性研究

通过低速和高速风洞试验对翼身组合体的前体非对称分离涡气动特性的研究,以及对旋成体非对称涡进行了大量的资料研究,结果表明:本专题所研制的细长翼身组合体的前体在较大迎角下有多个非对称涡;迎角、旋成体的外形,尤其是头部的几何形状是细长前体出现非对称涡的关键因素。

翼身组合体大迎角前体非对称涡流动性态研究

在亚临界流动范围内,对于带有鸭翼、机翼的翼身组合体,在其头尖部带有确定扰动的条件下,研究模型大迎角下的非对称背涡结构及其气动力特性随扰动周向角的演化规律。通过对模型表面的压力分布和侧向力分布分析,结合流场显示结果,表明翼身组合体绕流中鸭翼前各截面均处于非对称二涡区,头部截面侧向力分布随头尖部滚转而呈现出双稳态特性,鸭翼和机翼上方的流动在大迎角下处于完全分离流动状态,从而使得模型上鸭翼之后的截面侧向力接近为零。

基于非结构网格的翼身组合体绕流数值模拟

应用投影变换的方法生成三维翼身组合体的表面网格,提出了新的三维空间多层背景网格生成方法。在背景网格建立和三维初始推进面生成的前提下,利用推进阵面法生成了翼身组合体的三维空间网格,并应用网格光顺技术和变换方法,改进了初始生成网格的质量。应用格心格式的有限体积法对翼身组合体绕流进行了Euler方程的数值模拟,得到了较为满意的计算结果。