机翼大攻角分离流及其涡控制的数值研究

摘要

该文以数值求解Navier-Stokes方程为手段,研究了二维翼型、无奶翼展直后掠翼和 三维有限翼的大攻角分离流动.在此基础上,探讨了对此类非定常流动进行涡升力控制的可行性,并数值模拟了以非定常质量引射为控制手段的大攻角分离流动.对二维翼型流动的模拟,主要侧重于分析比较不同湍流模型对大攻角翼型分离流的模拟效果.对无限翼展直后掠翼准二维非定常流动的数值模拟,着重研究后掠角的变化对翼型绕流流场结构和气动特性的影响,并分析其流动机理,并将其作为机翼大攻角绕流研究从二维到三维的过渡状态.在以上工作的基础之上,进一步再对三维机翼分离流及其涡控制进行数值模拟研究,这也是研究人员主要的目的所在.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1概述

§1.2计算流体力学的发展

§1.3湍流模式理论(湍流模型)简介

§1.4大攻角分离流动及其控制

§1.5本文工作重点

第二章数学模型与数值方法

§2.1数学模型

§2.1.1控制方程

§2.1.2贴体网格坐标变换

§2.1.3边界条件

§2.1.4湍流模型

§2.2数值方法

§2.2.1时间离散

§2.2.2空间离散

第三章二维翼大攻角分离流和涡控制

§3.1计算网格

§3.2大攻角定态翼型绕流

§3.2.1翼型升力系数随攻角变化

§3.2.2非定常气动力的时间历程和谱分析

§3.2.3定态翼型流场演化

§3.3大攻角翼型绕流的质量引射控制

§3.3.1质量引射下的非定常气动力分析

§3.3.2质量引射下的流场演化

§3.4小结

第四章无限翼展直后掠翼大攻角分离流和涡控制

§4.1计算的实现

§4.1.1物理问题

§4.1.2计算网格

§4.2无限翼展直后掠翼大攻角分离流

§4.2.1无限翼展直后掠翼的气动力分析

§4.2.2后掠角对机翼气动特性影响的分析

§4.2.3无限翼展直后掠翼绕流流场分析

§4.3无限翼展直后掠翼大攻角绕流的质量引射控制

§4.3.1质量引射下非定常气动力的谱分析

§4.3.2质量引射下的流场演化

§4.4小结

第五章三维翼大攻角分离流和涡控制

§5.1计算的实现

§5.2三维翼大攻角分离流的数值模拟

§5.2.1不同后掠角机翼绕流模拟

§5.2.2不同根梢比机翼绕流模拟

§5.2.3不同展弦比机翼绕流模拟

§5.3三维翼绕流的非定常控制

§5.3.1有限翼展无后掠矩形翼的非定常流动控制

§5.3.2有限翼展后掠矩形翼的非定常流动控制

§5.3.3有限翼展后掠梯形翼的非定常流动控制

§5.4小结

第六章结束语

参考文献

致谢

作者攻读硕士学位期间发表的文章