仿鲸鱼鳍翼段气动控制实验研究

摘要

本文以开发低雷诺数下优良气动特性翼段为目标，对以NACA634-021翼型为基型的光滑翼段和仿生翼段模型，在0° ~ 90°攻角，雷诺数Re=2×105下，采用五分量测力天平和粒子图像测速仪（PIV）于直流风洞中分别测量升阻力等翼型气动特性和流场特性，开展该仿生方法的有效性和相关仿生作用机理的实验研究。通过对气动特性和流场特性的分析发现：与光滑翼段相比仿生翼段的失速特性更为平缓，失速后升力系数提高21%，升阻比增加23%，阻力系数减小3%，在30° ~ 80°大攻角区仿生仍然具有一定增升减阻效果；仿生翼段凹谷和凸包的存在改变了光滑翼型的边界层分离模式，加强了边界层内部和外部势流的动量交换，进而增强了吸力面流场抵御逆压梯度的能力，使得流动分离推迟，失速得以延缓。