大型客机低速构型高雷诺数风洞腹撑支架干扰数值模拟

发布时间：2021-02-06 23:58

　　风洞到飞行相关性修正是获取现代大型客机低速气动特性的重要手段,通常采用增压提高风洞试验雷诺数,而支架干扰修正是该修正体系的一个关键环节。采用数值模拟研究了增压风洞腹撑的支架干扰,并分析了腹撑对飞机各部件的干扰及其对风洞流场的影响。通过数值模拟与风洞试验对比,表明升力系数相差0.006,阻力系数最大相差0.001 2,俯仰力矩系数最大相差0.01,验证了CFD数值模拟方法的可靠性。CFD计算结果表明:腹撑使得全机升力增加、阻力减小,俯仰力矩增加;腹撑对升力影响的主要部件是机翼,腹撑使得风洞中心以上动压增加,提升上翼面流速,从而增加了机翼的升力;与传统认识不同的是腹撑对阻力影响为负,且主要影响部件为缝翼,原因为缝翼下偏使得法矢分量向前从而减小了阻力;腹撑对俯仰力矩影响的主要部件是机身及平尾。研究结果揭示了腹撑对飞机气动特性影响的量级、主要影响部件及其流场变化,可为支架干扰数据修正及支架优化设计提供参考。所得结论可更好用于支架干扰试验的开展及风洞到飞行数据的修正,具有一定的工程实用性。 

【文章来源】：航空学报. 2020,41(04)北大核心

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

模型部件贡献

风洞中的试验模型

采用ANSYS ICEMCFD进行网格划分，结构化网格数量约6 300万，对称边界，网格划分如图2所示。根据经验，一般控制模型表面第1层网格高度使其y+～1量级，模型及支杆第1层网格高度为0.01 mm，增长因子为1.2。洞壁第1层网格高度为0.1mm，增长因子为1.2。数值模拟的速度、温度及压力参数与试验保持一致，确保数值模拟的马赫数Ma及雷诺数Re与试验相同。采用ANSYS CFX进行稳态求解，介质为10.5°空气理想气体，动力黏性系数采用Sutherland公式进行计算，湍流模型为k-ω剪切应力输运（SST）。边界条件采用速度入口及压力出口设置，入口速度为Vin=67.5 m/s，相应的Ma=0.2，出口相对压力为0Pa，参考压力设置与试验保持一致，为0.37 MPa，以平均气动弦长为参考长度的雷诺数Re=6.4×106，壁面光滑无滑移。

【参考文献】：
期刊论文
[1]低速高雷诺数风洞腹撑支架干扰研究[J]. 郑新军,焦仁山,苏文华,马洪雷,张连河.  空气动力学学报. 2017(06)



本文编号：3021296