飞行器大攻角流场数值模拟研究

发布时间：2017-08-23 17:09

  本文关键词：飞行器大攻角流场数值模拟研究

  更多相关文章： 三角翼 大攻角 OpenFOAM SA-DDES

【摘要】：现代先进的战斗机,不仅要求具有高速飞行的能力,也要求在大攻角下具有过失飞行的能力。三角翼的翼面布局能够很好协调不同速度范围内对飞行器机翼平面形状的不同需求,因此本文展开对三角翼大攻角流场的数值模拟研究。本文利用开源计算流体力学(CFD)软件包OpenFOAM对三角翼大攻角流场进行数值计算。首先,利用OpenFOAM软件,采用SA-DDES模型对不同雷诺数下的圆柱绕流进行了数值计算,将所得到的阻力系数Cd与斯特罗哈数St与其他文献数据进行对比,发现计算得到的数据与其他文献具有较好的一致性,从而验证了OpenFOAM软件的可行性。其次,分别采用SA模型和SA-DDES模型对攻角为0°、10°、30°、50°、70°、90°带支架后掠60°三角翼流场进行数值计算,分析流场特性,将得到的气动力参数与实验数据进行对比,计算结果表明：在涡未破裂的情况下,SA模型与SA-DDES模型所得到的气动力参数与实验结果吻合良好,但是当涡破裂以后,SA模型表现出了明显的不足,而SA-DDES则可以得到较好的结果。最后,为了研究支架对三角翼气动特性及空间流场的影响,采用SA-DDES模型对不带支架的三角翼流场进行数值计算,计算得到的法向力系数与带支架的情况相比偏小。计算结果同时表明,支架对机翼附近的空间流场产生一定的影响,在攻角较小时,支架对机翼附近的空间影响较小,但是,随着攻角的增大,支架对流场的影响将会变强。
【关键词】：三角翼 大攻角 OpenFOAM SA-DDES
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V271.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 引言9-17
• 1.1 研究背景9
• 1.2 三角翼大攻角流场中的非定常现象9-12
• 1.3 机翼大攻角流场数值模拟研究的进展12-15
• 1.3.1 网格和非定常计算方面的研究12-13
• 1.3.2 湍流模型方面问题的研究13-14
• 1.3.3 飞行器大攻角流场的研究14-15
• 1.4 本文研究的主要内容15-17
• 2 CFD数值模拟基本理论17-37
• 2.1 控制方程17-20
• 2.1.1 质量守恒方程17-18
• 2.1.2 动量方程18-20
• 2.2 湍流模型20-29
• 2.2.1 雷诺(Reynolds)平均N-S方程(RANS)方法20-25
• 2.2.2 大涡模拟25-27
• 2.2.3 湍流模型的选择27-29
• 2.3 相关参数29-30
• 2.3.1 雷诺数(Reynolds)29
• 2.3.2 斯特罗哈数(Strouhal)29
• 2.3.3 阻力系数、升力系数和力矩系数29-30
• 2.4 网格的划分30
• 2.5 开源OpenFOAM软件30-37
• 2.5.1 OpenFOAM的发展及应用31-33
• 2.5.2 OpenFOAM的结构框架33
• 2.5.3 OpenFOAM功能介绍33-34
• 2.5.4 OpenFOAM中对控制方程的离散34-35
• 2.5.5 OpenFOAM中的边界条件35-36
• 2.5.6 OpenFOAM中的湍流模型36-37
• 3 圆柱绕流的数值模拟37-51
• 3.1 模型的建立38-39
• 3.2 边界条件的确定39-40
• 3.3 结果分析40-51
• 4 三角翼大攻角流场的数值模拟51-77
• 4.1 带支架三角翼流场的数值模拟51-66
• 4.1.1 几何模型建立51-53
• 4.1.2 网格的划分53
• 4.1.3 边界条件的确定53-54
• 4.1.4 计算结果分析54-66
• 4.2 不带支架三角翼流场的数值模拟66-77
• 4.2.1 模型的建立与网格划分66-67
• 4.2.2 计算结果分析67-77
• 5 结束语77-79
• 5.1 全文总结77
• 5.2 下一步工作77-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张瑞民;于金玲;;基于修正边界层转捩的翼型气动特性研究[J];飞行力学;2013年01期

2 王军利,白俊强,詹浩;非结构动网格在三维可动边界问题中的应用研究[J];航空计算技术;2005年03期

3 王光学;邓小刚;王运涛;刘化勇;;三角翼涡破裂的高精度数值模拟[J];计算物理;2012年04期

4 郭秋亭;张来平;常兴华;赫新;;多段翼型局部主动变形流动控制的非定常数值模拟[J];空气动力学学报;2011年05期

5 许常悦;王从磊;孙建红;;圆柱跨声速绕流中的激波/湍流相互作用大涡模拟研究[J];空气动力学学报;2012年01期

6 王光学;邓小刚;刘化勇;王运涛;;高阶精度格式WCNS在三角翼大攻角模拟中的应用研究[J];空气动力学学报;2012年01期

7 黄达,李志强,丁克文,张文华;三角翼大幅度俯仰运动非定常洞壁干扰实验研究[J];南京航空航天大学学报;2003年01期

8 刘杰;刘沛清;闫指江;;中等后掠角三角翼前缘双涡结构的形成机理数值研究[J];空气动力学学报;2012年06期

9 朱海涛;单鹏;;低雷诺数NACA0012平面叶栅流场直接数值模拟[J];航空动力学报;2013年02期

10 张凌新;胡龙兵;邵雪明;;滑移网格下泵内流场的非定常流计算[J];水动力学研究与进展A辑;2013年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 何鸿涛;圆柱绕流及其控制的数值模拟研究[D];北京交通大学;2009年

，

本文编号：726253