连续变弯度翼型动态气动特性数值模拟

摘要

针对翼型后缘连续变弯度运动中后缘边界精确数值模拟的问题,提出了基于二维多项式的时空曲面拟合方法,实现了对后缘边界时空位置的精确模拟.在此基础上,基于OpenFOAM发展了翼型后缘连续变弯度与大幅度俯仰运动耦合的运动边界数值模拟,并计算了翼型耦合运动的气动力,讨论了后缘线性/非线性变形对翼型大迎角动态气动特性的影响规律.结果表明:后缘运动对翼型俯仰运动的升阻特性影响显著,特别在翼型大幅度俯仰时后缘非线性变形对升阻特性改善效果比线性变形大6％ ～10％.同时还研究了翼型俯仰与后缘变形运动相位差对气动特性的影响.特别地,当相位差为180°时,后缘运动使动态失速时的最大升力提高50.3％,平均升力提高34.6％;当2种运动相位差为0°时,后缘运动使动态失速时的最大阻力降低39.7％,平均阻力降低30.2％,最大升阻比提高22.3％,平均升阻比提高16.8％;同时,翼型在动态俯仰过程中出现负阻力现象,对产生负阻力的原因进行了分析.这些结果可用于指导连续变弯度后缘控制律的设计.