多段翼型非定常粘性绕流数值研究

摘要

本文运用动态嵌套网格技术、中心有限体积法、双时间推进算法，对多段翼型非定常粘性绕流问题进行了数值研究，主要工作体现在以下四个方面： (1)由于多段翼型的襟翼及其网格是运动的，主翼及其网格是静止的，为了方便相互间流场信息的传递并保证信息传递的精度，本文采用了在绝对坐标系下定义各物理参数然后考虑网格运动因素的办法，推导了非定常流动的控制方程，并给出了其中心有限体积离散格式和双时间推进算法。 (2)研究了静态和动态嵌套网格技术，并针对多段翼型的特殊构型，提出了双向挖洞的策略，既降低了计算网格生成上的困难，又可保证网格间流场信息的精确传递。 (3)对本文采用的非定常数值算法、动态嵌套网格技术和嵌套网格结构进行了验证。通过对振荡翼型非定常问题和带30％襟翼的GAW-2翼型的定常流动的数值模拟，验证了本文的非定常数值算法和动态嵌套网格技术的有效性和针对多段翼型所构造的嵌套网格的合理性。 (4)研究了多段翼型襟翼的非定常振动粘性绕流。分析了襟翼不同振动频率和振幅对多段翼型压力分布、升力和铰链力矩产生的影响，得到了一些对多段翼型设计很有借鉴意义的结果。

目录

文摘

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第一章 绪论

1.1 机翼增升装置及特点

1.2 多段翼型绕流的特点

1.3 多段翼型研究的国内外现状

1.4 多段翼型非定常流动及其数值模拟技术

1.5 研究目的和论文基本内容

1.6 本文的主要工作

第二章数学模型及其求解

2.1绝对坐标系下的控制方程

2.1.1关于运动控制面元的雷诺输运方程

2.1.2 Lagrange型基本方程

2.1.3 Euler型基本方程

2.2边界条件

2.2.1物面边界条件

2.2.2远场边界条件

2.2.3人工边界条件

2.3空间离散

2.4旋转通量的解析计算和坐标变换

2.5人工耗散

2.6隐式时间推进

2.6.1双时间推进方法

2.6.2隐式子迭代

2.7湍流模型

第三章计算网格生成策略

3.1嵌套网格思想

3.1.1子域的划分和重叠网格结构

3.1.2子域间重叠区和人工内边界的建立

3.1.3子域间流场信息的传递

3.2运动嵌套网格技术

3.2.1洞边界的确定

3.2.2贡献单元的搜寻

第四章算法验证

4.1振荡翼型绕流数值模拟

4.2多段翼型定常绕流数值模拟

4.3结论

第五章多段翼型非定常流动数值模拟

5.1多段翼型的构型和襟翼的运动规律

5.2计算网格布局

5.3不同振幅下多段翼型非定常流动数值模拟

5.3.1算例说明

5.3.2算例分析

5.4不同振动频率下多段翼型非定常流动数值模拟

5.4.1算例说明

5.4.2算例分析

5.5总结

第六章结论与展望

6.1本文工作总结

6.2进一步研究的设想

参考文献

作者在攻读硕士期间公开发表的论文

致 谢