低雷诺数机翼前沿覆盖羽毛条带的实验研究

摘要

近年来随着无人和微型飞行器在军事及民用领域的快速普及和广泛应用，有关低雷诺数翼型空气动力学特性受到人们的普遍的关注，有关低雷诺数翼型的研究也已获得深入的发展。在低雷诺数范围内随着攻角的逐渐增加，流体在机翼表面发生分离现象形成分离泡，并逐步由层流过渡到湍流，升力也随之明显上升。随着机翼攻角的持续增加，层流分离泡破裂并导致升力明显下降。利用多种控制方法提高低雷诺数机翼的空气动力学性能尤其是提高机翼的升阻比的实验研究在工程领域有着重要的意义。
　　本研究采用在机翼表面覆盖羽毛的被动控制方法来探究其对于机翼的空气动力学特性的影响。翼型采用NACA0012型，研究的主要内容包含机翼的时均升力系数，时均阻力系数，升阻比，旋涡脱落频率以及相关的流场结构。实验所选用的雷诺数范围为Re=3.8×104~7.6×104，机翼攻角范围为-6o~45o。利用三种不同宽度的羽毛条带（w/c=0.27，w/c=0.53，w/c=0.8，w是羽毛条带的宽度，c是机翼的弦长），覆盖于机翼上表面或者下表面的不同位置，探究其在低雷诺数下对机翼空气动力学性能的影响。根据实验结果可以发现，低雷诺数范围内（3.8×104~7.6×104），雷诺数的变化对机翼的升阻力特性的影响并不明显。同时，当羽毛覆盖于机翼吸力面时，失速现象不再出现。在较低攻角下，升力系数小于未覆盖羽毛的情形，且阻力系数略大于无羽毛覆盖的情况。而将羽毛覆盖于压力面时，失速现象依然存在，在低雷诺数下，失速角略有减少。同时在小攻角下（0°~6°）可以观察到明显的正向升力，并且随着羽毛条带的后移及变宽，这一现象会更加明显。对于w/c=0.53以及w/c=0.8的羽毛条带，当其位于x/c=0.2的位置时，升力及升阻比的增量是最大的。

目录

NOMENCLATURE

LIST OF FIGURES

CHAPTER 1 INTRODUCTION

1.1Backgroundand significant

1.1.1Background of the research

1.1.2Flowcontrol techniques

1.2Literature review

1.3 Objectives

1.4 Main contents

CHAPTER 2 EXPERIMENTAL SETUP

2.1Experimental details

2.2Experimental setup

2.3 Summary

CHAPTER 3 EXPERIMENTAL TECHNIQUES

3.1Experimental techniques

3.1.1 Experimental equipment

3.1.2Analysis method

3.2Preparation for experiments

3.2.1Calibration of load cell

3.2.2Uncertainty analysis

3.3 Summary

CHAPTER 4 RESULTS AND DISCUSSIONS

4.1Time mean force measurement

4.1.1 Validation test

4.1.2Airfoil with fur strip on the suction surface

4.1.3Airfoil with fur strip on the pressure surface

4.2Vortexshedding frequency measurement

4.2.1Airfoilwith fur strip on the suction surface

4.2.2Airfoilwith fur strip on the pressure surface

4.3Flow fields measurements

4.3.1Time-averaged vorticity

4.3.2Time-averaged streamwise velocity

4.3.3 Time-averaged lateral velocity

4.4 Summary

CONCLUSIONS

参考文献

声明

个人简历