横向喷流对低速大攻角细长旋成体非对称气动特性影响研究

采用风洞试验和数值模拟相结合的方法,对雷诺数Re=55000条件下细长旋成体有、无横向喷流时大攻角非对称特性进行了分析.通过风洞试验发现了旋成体在法向和侧向进行喷流时其大攻角非对称气动特性与无喷流时的区别,通过数值模拟方法对几个典型工况下旋成体有、无横向喷流时的非对称气动特性进行了分析,揭示了喷流对旋成体非对称流动分离的影响.通过风洞试验发现当细长旋成体进行法向控制时无喷流、喷流位于迎风区和喷流位于背风区的旋成体表现出了不同的非对称流动特性:首先喷流位于迎风区时攻角范围在20°~40°之间有喷流和无喷流旋成体所产生的侧向力方向相反,攻角大于40°之后侧向力系数的方向发生了改变,与无喷流时的侧向力系数方向相同,但是其绝对值要比无喷流时的侧向力系数小.其次喷流位于背风区时攻角在15°~35°之间有喷流时的侧向力系数绝对值要明显比无喷流时大,在随后的40°~70°之间旋成体侧向力系数变化规律与无喷流的趋势相似.当细长旋成体进行侧向控制时由于沿侧向的喷流所产生的直接力使得攻角范围在0°~20°之间和大于45°时有喷流的旋成体侧向力系数绝对值要比无喷流时大,但是攻角在25°~40°之间时旋成体的侧向力系数绝对值减小,甚至在35°时几乎为0.通过数值模拟发现当细长旋成体进行法向控制时,喷流位于迎风区和背风区时喷流都对有扰流片一侧的流动分离产生了影响,使得其与无喷流时的流场结构不同.无喷流时细长旋成体有扰流片的一侧首先发生流动分离,但是当喷流存在时无扰流片的一侧首先发生流动分离,从而导致了侧向力绝对值增大以及侧向力方向发生改变等现象.当细长旋成体进行侧向控制时,没有扰流片的一侧流动首先发生了分离,有扰流片的一侧后发生流动分离.旋成体有扰流片一侧由于喷流的影响在弹体喷嘴附近及后方产生了低压区,无扰流片一侧的流动分离之后旋成体中后部分产生了高压区,使弹体产生了沿z轴正向的侧向力,这与喷流产生的直接力方向相反、大小相当,从而出现了旋成体攻角在20°~40°之间侧向力较小、甚至在35°时几乎为0的情况.