分布式涵道风扇喷流对后置机翼的气动性能影响

摘要

以分布式电推进(DEP)垂直起降(VTOL)无人机(UAVs)为研究背景,采用基于混合网格技术及k-ωSST湍流模型求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程的多重参考系(MRF)/动量源方法(MSM),对分布式涵道风扇-机翼构型的喷流气动特性进行了高精度准定常的数值模拟.通过对涵道单元/涵道-机翼的实验验证了零来流条件下数值计算方法的可靠性和高效性,进而对分布式涵道风扇-机翼构型的气动优势进行了分析讨论,最后对分布式涵道风扇的转速、间距、涵道风扇旋转方向等因素进行了数值模拟.研究表明:相比于单个涵道风扇,分布式涵道风扇通过喷流的耦合作用大大提升了机翼的气动特性;分布式涵道风扇不同转速的喷流对截面翼型的压力分布和周围流场的速度分布影响具有一定的相似性,但具体数值随转速变化;分布式涵道风扇间距的增大会改善涵道风扇单元的拉力特性,机翼的气动特性会随之降低;涵道风扇合理的旋转方向不仅会使得下翼面喷流区域的高压过渡更加平缓,静压数值更加连续,而且内侧涵道风扇也会被外侧喷流所激励,对机翼的升力特性产生更好的诱导效果.