曲面边界层转捩的实验研究与数值模拟

发布时间：2020-06-10 14:17

【摘要】：本文以某低压涡轮高升力平面叶栅实验研究项目为背景,以认识粘性流体的流动状态及其机理为目的,设计并搭建了除本实验外还可供其他流体力学机理性实验使用的低速回流式风洞,并在该实验平台的基础上进行平板边界层转捩以及翼型边界层转捩的相关实验研究。平板边界层转捩实验的过程是在零度攻角的工况下,在平板不同流向位置上使用边界层热线探针测量其速度分布,将测得的速度剖面型与层流Blasius标准解和湍流1/7律剖面进行对比,并判断出平板转捩的初始点。然后在平板前缘引入周期性气流扰动重复进行测量实验,实验结果表明,引入周期性气流扰动的速度相同时,不同的扰动频率会使转捩位置不同程度的提前;引入的周期性气流扰动的频率相同时,气流的速度越大,转捩初始点的位置就越靠前。NACA0012翼型边界层转捩实验的过程是在翼型零度攻角的工况下,在翼型不同的相对弦长处使用边界层热线探针测量其速度分布,通过测得的速度剖面型可以计算出边界层位移厚度和动量损失厚度,从而得到形状因子。层流转捩到湍流,动量损失增加,形状因子会有一个明显下降的过程。然后改变翼型的攻角,重复上述实验并计算相应的形状因子,实验结果表明,在一定范围内,随着攻角的增加,翼型边界层转捩的初始点越来越靠前。使用CFX对NACA0012翼型不同的实验工况进行数值模拟并与实验结果进行对比分析,在层流转捩到湍流的过程中,湍动能和间歇因子等参数都会有一个突然升高的过程。结果显示,不同实验工况下CFX计算得出的翼型转捩初始点的位置与实验结果基本吻合。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V231.3

【参考文献】