基于LBM-LES方法的飞机增升装置流场计算研究

发布时间：2017-08-31 15:29

  本文关键词：基于LBM-LES方法的飞机增升装置流场计算研究

  更多相关文章： 增升装置 LBM 大涡模拟 数值模拟 翼型

【摘要】：增升装置是民航客机上的重要组成部件,是飞机在起飞和着陆过程中增加升力以提高起、降性能的关键性装置。增升装置外形较为复杂,飞机起降过程中空气绕过这种部件的流动也比较复杂,它对于飞机有效荷载、燃油消耗、机体噪声(尤其是缝翼、襟翼的非定常流动产生的噪声)产生较强的影响,甚至危及飞行安全。基于Lattice Boltzmann Method(LBM)与大涡模拟(LES)相结合的方法,它能够为增升装置等部件复杂流场的仿真模拟提供一种新方法、新技术。本文中LBM/LES方法的主要思想是通过LES中的Smagorinsky模型计算湍流粘性系数,松弛因子可以随着粘性系数的变化而改变,这提高了LBM方法计算高雷诺数流场的能力;为了节省计算成本,本文研究了一种基于布尔变量控制的网格生成技术,该技术适用于标准LBM模型。进一步验证LBM/LES方法,本文将该方法应用于经典流动的数值模拟中。运用LBM方法以及LBM与LES结合的方法,本文仿真模拟了顶盖驱动流、圆柱绕流、NACA0012翼型绕流、30P30N三段翼型绕流流动。本文的数值仿真结果与参考文献结果能够吻合,验证了本文研究方法的科学性与有效性。由于它自身的优势,使得这种新方法能够科学地、有效地解决复杂流场的模拟问题。
【关键词】：增升装置 LBM 大涡模拟 数值模拟 翼型
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V224.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 注释表9-10
• 缩略词10-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 研究背景11
• 1.2 增升装置11-12
• 1.3 传统CFD方法12-13
• 1.4 格子Boltzmann方法13-18
• 1.4.1 格子Boltzmann方法的起源13-15
• 1.4.2 格子Boltzmann方法的发展15-17
• 1.4.3 格子Boltzmann方法的特点17-18
• 1.4.4 格子Boltzmann方法的应用18
• 1.5 本文工作与内容安排18-20
• 第二章 数值计算方法20-34
• 2.1 单松弛模型20-21
• 2.2 LBM的理论与计算过程21-26
• 2.2.1 LBGK推导宏观N-S方程22-24
• 2.2.2 LBM的计算步骤24-26
• 2.3 LBM-LES方法26-28
• 2.3.1 大涡模拟方法26-27
• 2.3.2 LBM/LES混合模拟技术27-28
• 2.4 网格技术28-32
• 2.4.1 标准格子Boltzmann方法28-30
• 2.4.2 多块网格技术30-31
• 2.4.3 区域分裂技术31-32
• 2.5 本章小结32-34
• 第三章 边界条件34-43
• 3.1 启发格式36-37
• 3.1.1 标准反弹格式36
• 3.1.2 周期边界格式36-37
• 3.2 动力学格式37-38
• 3.2.1 非平衡态反弹格式37-38
• 3.3 外推格式38-40
• 3.3.1 非平衡态外推格式39-40
• 3.4 复杂边界处理格式40-42
• 3.4.1 Guo格式41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第四章 增升装置等流场仿真模拟算例验证43-57
• 4.1 顶盖驱动43-47
• 4.1.1 模型及网格43-44
• 4.1.2 结果及分析44-47
• 4.2 圆柱绕流47-51
• 4.2.1 圆柱模型建立以及网格划分48
• 4.2.2 计算结果与分析48-51
• 4.3 翼型绕流模拟51-55
• 4.3.1 NACA0012算例51-53
• 4.3.2 增升装置翼型 30P30N算例53-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第五章 总结及展望57-59
• 5.1 全文总结57
• 5.2 对未来研究的展望57-59
• 参考文献59-63
• 致谢63-64
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文64

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本文编号：766403