尾迹面法在CFD气动力计算中的应用研究

摘要

飞机设计中,升力和阻力是最重要的气动力设计参数。计算空气动力学方法(CFD)已经广泛运用于飞机的气动设计和优化,然而,目前CFD的水平还不能很好地定量计算气动力,特别是阻力,精确的阻力预测仍然是一项挑战。CFD要成为飞机气动力设计中可以信赖的手段,必须有精度的阻力定量计算能力,为此,设计者需要一种能将阻力按阻力产生机理分解的CFD计算方法。
　　 本文主要介绍一种新的气动力计算方法:尾迹面积分法。这种积分方法是传统远场法的改进,在飞行器流场下游-垂直来流的截面上进行积分计算,可以得到升力和总阻力,并且可以根据阻力产生的物理机理,将总阻力分解为熵增阻力和诱导阻力,这十分有利于设计者对飞机的气动分析和优化。同时研究了在CFD中运用尾迹面积分法计算气动力的方法,为了使尾迹面法具有更好的通用性,本文探讨了将这种方法实际应用到商业软件CFDRC中的方法,通过算例验证了该方法的可行性和准确性,最后探讨了尾迹面法的改进技术,进一步完善了尾迹面法在CFDRC软件中的实现方法,提高了计算的准确度。

目录

文摘

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图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 计算流体动力学的介绍

1.2 CFD计算中的气动力积分方法

1.3 本文的主要工作

第二章 气动力积分的计算模型研究

2.1 气动力积分的控制体模型

2.2 气动力计算的远场法模型

2.2.1 阻力计算模型

2.2.2 升力计算模型

2.3 气动力计算的尾迹面法模型

2.4 气动力在网格节点上的积分

2.5 本章小结

第三章 尾迹面法在CFD中的实现

3.1 CFDRC软件的介绍

3.2 机翼气动外形的建模

3.3 机翼外形的流场计算

3.4 尾迹面法在后处理过程中的实现

3.4.1 采用尾迹面法计算机翼的升力和阻力

3.4.2 采用表面积分法计算机翼的升力和阻力

3.4.3 算例与结果讨论

3.5 结论

第四章 尾迹面法改进方法研究

4.1 影响因素

4.2 积分区域的修正

4.2.1 限制条件一

4.2.2 限制条件二

4.3 修正方法在VIEW中的应用

4.3.1 旋度积分中的应用

4.3.2 熵增积分中的应用

4.3.3 综合应用

4.4 算例和结论

第五章 总结和展望

5.1 本文总结

5.2 进一步的研究

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文