降雨条件下飞机尾涡演化数值模拟研究

摘要

降雨作为一种气象条件,与飞机尾涡相互作用,改变自身与尾涡的动力学特性.高强度的尾涡导致后机难以着陆、复飞甚至坠机等后果,因此尾涡的演化进程对评估后机的飞行安全有重要意义.为了分析尾涡与降雨的相互干扰,基于欧拉-欧拉多相流模型,研究了降雨条件下的尾涡演化特性.对于多相流模型中的空气相模拟,采用大涡模拟湍流模型,雨相通过两个标量方程控制其动力学输运,两相间的耦合利用动量源项实现能量的传递.分析了降雨对环量、涡量和涡核附近速度分布、下沉速度等尾涡演化特征量的影响.结果表明:降雨加速了环量的衰减,减小了涡心最大涡量,使速度分布趋于平滑,改变了尾涡下沉规律.另外,尾涡也影响了雨滴的下降轨迹和浓度分布.