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三维层流分离流动Navier-Stokes方程的数值解法

、引言在航空、航天飞行器_[^4常常出现只维分离流动,如机动飞行器的配平翼、弹头的夭二月~;:厌厂忿f声一x ~、、~、勺少全、川汀。抓一丫、/线窗、飞行器各部件的交接处等。分离的出现,使气动载荷和热效应急剧变化,因而研究三维分离流动具有重要意义。 ’本文研究f两种外形。第一种是配平翼,外形见图1。由于对称性,图中只两出了一半。第二种是直角板,外形见图2。—三图1配平翼外形及网格计算方法用反扩散两步显隐式混合差分格式f‘{及显式格式〔“1。空气动力学学报了982年一一一,.-一一一直角板及网格划分二、方程、边界条件及求解方法1.微分方程组设、‘,,产,:‘是图1、图2所示坐标系的坐标,t‘表示时间,。‘,。‘,田‘是气体运动速度在%‘,梦‘,:/上的分量,P‘,p‘,T‘,川是气体的压力指数,e,二 1丫一1P/—一「奋‘。‘2+?‘2+“2,L产是图、密度、温度和粘性系数,下是绝热1、2所示的特征长度,引入如下无量纲量:v’一...  (本文共10页) 阅读全文>>

《空气动力学学报》2006年04期
空气动力学学报

翼型低雷诺数层流分离泡数值研究

0引言翼型在不可压和低雷诺数条件下工作时的性能越来越引起了人们的研究兴趣。这是由于人们希望提高常规飞行器和轻型大展弦比滑翔机的低速特性。提高远程有人驾驶飞行器性能,发动机叶片效率以及螺旋桨推进器的高空性能。另外直升机旋翼,风力涡轮机叶片和自由飞模型研究和设计中,低雷诺数性能也都占据着重要位置。同时近几年内迅速兴起并广泛开展的微型飞行器(Micro Air Vehicles)的研究和设计也需要对二维翼型以及各种不同形状不同展弦比三维机翼开展广泛深入的探讨。许多具有重大意义的空气动力学问题出现在以翼型为参考长度的雷诺数低于2×105范围,如二维对称翼型在低雷诺数条件下出现的气动力在小攻角范围(0°附近)随攻角非线性变化现象[1],翼型最大升阻比在2×105附近迅速降低,以及升力系数在小雷诺数条件下随攻角变化的静态滞回等现象[2]。人们经过大量研究,普遍认为低雷诺数条件下出现的这些现象同翼型低雷诺数条件下的层流分离现象密不可分。其中翼...  (本文共9页) 阅读全文>>

《航空学报》2016年07期
航空学报

低雷诺数下层流分离的等离子体控制

网络出版地址:www.cnki.net/kcms/detail/11.1929.V.20150916.1110.006.html引用格式:孟宣市,杨泽人,陈琦,等.低雷诺数下层流分离的等离子体控制[J].航空学报,2016,37(7):2112-2122.MENG X S,YANG Z R,CHEN Q,et al.Laminar separation control at low Reynolds numbers using plasma actuation[J].Acta Aeronautica etAstronautica Sinica,2016,37(7):2112-2122.2.上海飞机设计研究院,上海2012103.中国航天空气动力技术研究院,北京100074翼型在不可压低雷诺数条件下的工作性能越来越引起了人们的研究兴趣,这是由于人们希望提高常规飞行器和轻型大展弦比滑翔机的低速特性,太阳能无人机和平流层飞艇等临近空间...  (本文共11页) 阅读全文>>

《空气动力学学报》2013年04期
空气动力学学报

低雷诺数下翼型层流分离泡及吹吸气控制数值研究

0引言低雷诺数空气动力学问题在平流层飞艇、高空无人机等飞行器的工程应用中有着十分重要的影响。由于高空大气密度低、运动粘性系数大,使得飞行器工作环境处于低雷诺数范围(一般Re106),机翼或螺旋桨表面会出现层流分离泡问题。分离泡形成过程是在低雷诺数条件下,处于层流状态的流动抵抗边界层逆压梯度的能力较弱,容易产生分离,层流分离后,剪切层离开壁面,由于其速度剖面不稳定,易发生转捩,转捩后的湍流因裹入能量使边界层流动再附,在分离点与再附点之间的区域即称为层流分离泡[1]。分离泡的存在会严重影响翼型的气动性能,使得翼型前缘吸力峰降低,升力减小,阻力增加。因此深入研究并控制翼型在低雷诺条件下广泛存在的层流分离泡现象是提高飞行器低雷诺数气动性能的迫切需要[2]。很多学者正从不同方面在这一领域开展相关研究。S.Mack等人采用Z字形转捩器和等离子体激励器对NACA 64-618翼型在雷诺数Re=64,000和Re=137,000下进行流动控制实...  (本文共8页) 阅读全文>>

《西北工业大学学报》2012年06期
西北工业大学学报

含层流分离泡的粘性绕流精确数值模拟方法研究

边界层的特性和发展始终是流体力学领域里的重点和难题。层流分离泡对决定边界层的发展过程起到了至关重要的作用,也因此影响着翼型的气动特性[1]。当绕翼型的粘性流动进入逆压梯度时,流动可能发生分离,边界层内的扰动迅速增长,直到发生转捩,层流转变为湍流。湍流通过对外流卷吸形成了剪切层,当压力达到一定值时,流动重新附着,形成一个泡,称为层流分离泡。层流分离泡的存在,会显著影响翼型在低雷诺数流动中的气动特性,通常是使升力减小、阻力增大。无人驾驶飞机(UAV)、高空螺旋桨、高空长航时飞行器和涡轮机叶片等均工作于低雷诺数条件下。因此,低雷诺数翼型设计中,层流分离泡的产生、发展及其特性是必须要研究的难题。分离泡是由层流边界层不稳定引起的。为了更准确地计算翼型含层流分离泡流动的气动特性,就必须精确预测分离与转捩发生的位置。目前,工程实践常用的转捩判断方法是由Smith、Gamberoni[2,3]提出的基于线性稳定性理论的eN转捩判断方法。其基本思...  (本文共6页) 阅读全文>>

《航空学报》2017年04期
航空学报

不同雷诺数下翼型气动特性及层流分离现象演化

网络出版地址:www.cnki.net/kcms/detail/11.1929.V.20160921.1636.002.html引用格式:刘强,刘强,白鹏,等.不同雷诺数下翼型气动特性及层流分离现象演化[J].航空学报,2017,38(4):120338.LIU Q,LIUQ,BAI P,et al.Aerodynamic characteristics of airfoil and evolution of laminar separation at different Reynolds numbers[J].ActaAeronautica et Astronautica Sinica,2017,38(4):120338.雷诺数Re是飞行器飞行时十分重要的参数。常规飞行器飞行雷诺数一般在106量级或更高。而低速临近空间飞行器(如高空长航时太阳能无人机、平流层飞艇、升浮一体飞行器)和微型飞行器,由于飞行环境大气密度低或本身尺寸小...  (本文共13页) 阅读全文>>