Aerodynamics of the turbulent flow around a multi­element airfoil in cruse configuration and in takeoff and landing configuration

摘要

Для численного моделирования аэродинамики многоэлементного профиля применяются осредненные по Рейнольдсу уравнения Навье-Стокса несжимаемой среды, замкнутые однопараметрической дифференциальной моделью турбулентности Spalart-Allmaras. Система исходных уравнений записывалась относительно произвольной криволинейной системы координат. Согласование полей давления и скорости осуществлялось с помощью метода искусственной сжимаемости, модифицированного для расчета нестационарных задач. Интегрирование системы исходных уравнений проводилось численно с использованием метода контрольного объема. Для конвективных потоков использовалась противопоточная аппроксимация Rogers-Kwak, основанная на схеме Roe третьего порядка точности. В модели турбулентности для аппроксимации конвективных слагаемых применялась схема TVD с ограничителем потоков ISNAS третьего порядка. Представлены результаты расчета турбулентного обтекания многоэлементного профиля в широком диапазоне углов атаки. В результате проведенных исследований выполнен анализ поля течения вокруг многоэлементного профиля, коэффициентов давления, подъемной силы и силы лобового сопротивления. Выделены физические особенности структуры течения при обтекании многоэлементного профиля 30P30N. В исследуемом диапазоне углов атаки обтекание профиля во взлетно-посадочной конфигурации носит стационарный характер за исключением областей, где отрыв потока происходит с острых кромок, таких как внутренняя часть предкрылка и область в хвостовой части основного профиля. Внутри этих областей возникают рециркуляционные течения. С увеличением угла атаки размеры отрывной зоны на внутренней поверхности предкрылка уменьшаются, а в хвостовой части основного профиля остаются практически постоянными. На верхней поверхности основного профиля формируется струя воздуха вследствие ускорения потока между предкрылком и передней кромкой основного профиля. Наличие зазора между основным профилем и закрылком приводит к интерференции струйных течений на верхней поверхности закрылка. Показано, что взлетно-посадочная конфигурация обладает более высокими значениями коэффициента подъемной силы, чем крейсерская конфигурация, особенно на больших углах атаки. Результаты расчетов удовлетворительно согласуются с данными других авторов