地效翼展向效应数值分析及应用设计

发布时间：2020-08-14 06:35

【摘要】：地效翼船近地飞行时,除了机翼下方空气受到阻塞,下表面压力增大的弦向效应,还有机翼后缘自由涡的形成受到抑制,下洗减弱,使升力增加和诱导阻力减少的展向效应,然而从二维到三维的地效翼展向效应研究很少,展向效应对于地效翼的气动特性和稳性的影响研究有待进行,由地效翼船数值计算或试验数据转换到原型设计结果的相似理论并未建立,且无地效翼展向的应用优化设计参考。使用SST模型数值计算三个展弦比的NACA4412矩形翼在不同飞高和攻角状态下的气动特性,差分获得稳性参数。同一相对飞高和攻角下,三维地效翼的升力系数增大的斜率随着展弦比增大而减小;同一攻角下,升力系数关于相对飞高的变化斜率随着展弦比越大而越大;同一相对飞高下,升力系数变化关于攻角的变化斜率随着展弦比越大而越大;数值计算得到的下洗角的变化趋势与经典Wieselsberger公式计算结果一致;发现展弦比、飞高和攻角对地效翼的攻角焦点位置影响较小,飞高焦点随着飞高的增大而发散,不同展弦比飞高焦点发散的程度不同,导致地效翼静稳性裕度难以预测。以流动相似基础,提取地效翼船近水面飞行系统中流动相关的物理量并形成相似准数,根据第二相似定理,建立了薄型地效翼升力系数和俯仰力矩系数两系数与相对飞高和攻角两个相似准数的函数关系,以及阻力系数与雷诺数、相对飞高和攻角三个相似准数的函数关系,实现模型试验向原型设计结果的换算。采用遗传算法优化设计地效翼-平尾组合体,力法分析静稳性与设计变量的关系,目标函数值通过插值使用数值计算结果进行计算,使用单目标优化检验多目标优化。多目标遗传算法获得的Pareto最优集为实际工程不同的目标权重提供选择的方案。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V271.5

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本文编号：2792653