时变风场中低雷诺数翼型气动特性研究

摘要

太阳能无人机普遍具有低雷诺数效应显著,对突风敏感的问题.以此为背景,采用网格速度法,对低雷诺数翼型FX63-137在低雷诺数下的阵风响应特性进行了研究.首先,通过与实验数据和参考文献对比,对低雷诺数下的数值模拟方法以及网格速度法进行了验证.接着对FX63-137翼型在不同雷诺数以及不同迎角下的阵风响应特性进行了数值模拟.研究结果表明:在小迎角情况下,随着雷诺数的减小,翼型表面分离泡变得饱满,翼型在阵风扰动下的升力系数增量减小,层流分离泡对阵风响应幅值具有卸载作用.在大迎角情况下,由于翼型进入失速区,升力系数增量在未达到阵风扰动最大值时就开始下降.并且在阵风扰动消失时,升力系数增量为负值.同时,在有效迎角相同的上行和下行时刻,翼型流场结构存在较大差异,翼型升力系数增量在上行时刻要大于下行时刻,形成一个不封闭的迟滞环.