螺旋桨/机翼气动干扰的数值模拟研究

摘要

从第一架飞机的诞生至今,螺旋桨飞机就一直是航空领域非常重要的一类飞行器。在当代,涡桨飞机拉力大、燃油效率高的优点使其得到了人们的广泛重视。然而螺旋桨滑流与机翼的流场存在复杂的相互干扰问题,这种相互干扰对飞机的气动特性有很大影响。在飞机的设计过程中,如何能够准确、完整的分析和描述螺旋桨滑流对飞机气动布局特别重要。
　　本文运用了基于滑移网格的精确模拟方法和基于叶素理论的动量源方法对计算模型进行了数值模拟。就计算结果对比分析了滑流对模型升阻特征、流场特征和压强特征的影响。其中滑移网格精确模拟方法较为真实精确的计算了有滑流状态下螺旋桨/机翼流场干扰情况,为详细分析滑流对模型气动特性的影响提供了保证。在动量源方法中,构建了基于叶素理论动量源方法的等效盘模型,编制了程序代码并嵌入到现有计算流体力学(CFD)程序中,提供了一种可简化模型和节省计算量的CFD模拟手段。
　　通过两种方法计算结果的对比分析,发现螺旋桨滑流使机翼机身组合体的流场气动特性发生了明显的变化,主要体现在:使模型升、阻力系数增大,使螺旋桨附近空间速度流场流线出现偏转,机翼表面压强出现了明显的低压区高压区分布。在模拟螺旋桨/机翼流场特性时,发现滑移网格方法具有很高的精度能更真实的体现螺旋桨滑流的特性,但计算量大;动量源方法精度较低,在模拟螺旋桨滑流时缺乏真实性,但计算量小。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1背景

1.2研究螺旋桨滑流的方法及发展

1.3本文的主要工作

第二章 流体控制方程与数值计算方法

2.1三维积分形式的N-S方程

2.2 N-S方程的数值计算方法

2.3 边界条件

2.4 Spalart-Almaras模型

2.5 网格的生成

2.6 本章小节

第三章 螺旋桨滑流的数值模拟方法

3.1 基于叶素理论的动量源方法

3.2 滑移网格的精确模拟方法

第四章 螺旋桨/机翼气动干扰的数值模拟研究

4.1 螺旋桨/机翼模型

4.2滑移网格方法的精确模拟

4.3 基于叶素理论的动量源方法等效盘模型的数值模拟应用

4.4 计算结果分析

4.5本章小节

第五章：工作总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文