结冰后翼型、多段翼型及舵面的气动特性计算

摘要

本文对飞机在飞行中的结冰条件、结冰类型、结冰参数以及结冰对飞机气动特性的影响进行了分析讨论,运用CFD方法对带冰翼型、多段翼型及简单舵面的气动特性进行了计算分析.对带冰翼型的冰帽部分进行加密光顺处理,采用代数和椭圆型方程求解相结合的方法为带冰翼型自动生成分区对接粘性结构网格,并可设置翼型舵面偏转角度.运用中心格式和有限体积法对二维Navier-Stokes方程进行空间离散,采用二阶精度的五步Runge-Kutta法进行显式时间推进,开发出相应的求解带冰翼型、多段翼型的升阻力和压力分布,以及舵面铰链力矩的计算程序.引入二阶与四阶相融合的自适应人工耗散项用以克服中心格式固有的奇偶不关联性和抑制激波附近解的震荡.运用当地时间步长、隐式残值光顺、焓阻尼等措施加速计算收敛.紊流模型选用具有模拟小分离流能力的S-A一方程模型.计算结果与实验结果比较表明,本文所发展的带冰翼型气动特性计算方法可用于工程应用.

目录

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英文文摘

承诺书

第一章绪论

1.1研究的背景

1.2本文的工作

第二章飞机结冰机理及冰型

2.1结冰条件

2.2结冰机理

2.2.1过冷水

2.2.2飞机表面温度

2.3结冰形式与冰型

2.3.1飞机结冰形式

2.3.2飞机结冰冰型

2.4结冰参数

第三章结冰对飞机气动特性的影响

3.1引言

3.2结冰对飞机升阻特性的影响

3.3结冰对飞机压力特性的影响

3.4结冰对飞机操纵稳定性的影响

第四章网格生成

4.1引言

4.2分区对接网格生成

4.3结冰后网格处理

4.4网格图例

4.4.1单段翼型网格图

4.4.2多段翼型网格图

第五章控制方程及求解

5.1引言

5.2 N-S方程空间离散

5.2.1控制方程

5.2.2有限体积离散

5.3 Runge-Kutta显式时间推进

5.4边界条件

5.4.1物面边界

5.4.2远场边界

5.4.3对接边界

5.5紊流模型

5.5.1 S-A紊流模型

5.5.2紊流模型讨论

5.6加速收敛措施

5.6.1当地时间步长

5.6.2焓阻尼

5.6.3残值光顺

第六章算例与分析

6.1算例冰型

6.2单段翼型算例

6.2.1升阻特性

6.2.2压强分布特性

6.3多段翼型算例

6.3.1升阻特性

6.3.2压力分布特性

6.4带舵面偏转的翼型气动特性

6.5算例分析

第七章全文总结

致谢

攻读硕士学位期间发表的主要论文

参考文献