局部振动对火星环境下薄翼型气动性能的影响

摘要

火星的稀薄大气环境迫使无人机在亚临界雷诺数范围工作,低雷诺数层流分离问题给无人机气动性能带来极其不利的影响。同时,火星大气的声速较低,使无人机运行的马赫数更高,压缩效应增强并可能产生激波。为研究火星环境下翼型局部振动的流动控制作用,采用基于动网格的数值方法对非定常流场进行模拟。选取NACA5605低雷诺数薄翼型,雷诺数为1.5×10^(4),马赫数为0.43和0.63。时均流场和时均气动力系数结果显示:翼型局部振动能够明显减少时均分离区的大小,起到增升减阻的作用。非定常流场表明流动控制机理在于振动产生的涡流运动抑制了翼型尾缘附近的层流分离。研究了不同振幅、频率和振动位置下的流动控制效果。最佳参数下,马赫数为0.43时升阻比最多提高24.7%,马赫数为0.63时升阻比最多提高52%。