表面开孔对机翼气动性能影响规律研究

发布时间：2021-06-25 21:56

　　为在大攻角下提升机翼结构的气动性能,提出一种在机翼结构表面开孔,建立廊道连通上、下翼面的方法,可促使飞机从失速状态中改出。采用Realizable k-ε湍流模型和SIMPLE算法,在fluent软件上数值模拟了不同攻角下,机翼表面开孔的大小及角度对机翼气动性能的影响,并讨论了开孔机翼表面绕流的规律。结果显示,对比基于NACA0018翼型的标准机翼,在小攻角条件下,表面开孔机翼的升力系数略低;但当攻角增至16°时,标准机翼开始出现明显的失速特征,而此时开孔机翼的升力系数高于标准机翼,可在大攻角下维持良好的气动性能。以圆形开孔为基础,研究了不同开孔尺寸对机翼气动性能的影响,数据表明,当开孔尺寸较小时,在大攻角下机翼的升力系数随开孔尺寸的增大而增大,当到达临界值即开孔尺寸为006m时,气动性能最佳,继续增大开孔尺寸,机翼的升力系数反而减小。另外,顺时针倾斜方向的开孔方式,其气动性能要优于垂直于弦线方向的开孔方式。 

【文章来源】：沈阳航空航天大学学报. 2020,37(04)

【文章页数】：12 页

【部分图文】：

标准机翼和开孔机翼三维模型图

图2为计算域网格的划分情况及机翼表面网格划分情况。在机翼的前缘建立半径为10c的半圆弧边界，在机翼后缘建立长度和宽度都为10c矩形边界，翼展方向为机翼的展长。流体网格全部使用六面体结构网格，采用Realizable k-ε湍流模型及标准壁面函数处理方法。对机翼的边界层进行处理，使得首层网格的高度的y+=100，边界层数不少于10。开孔机翼的网格数量约为150万，而标准机翼的则为120万左右。雷诺数Re=106，介质为空气。流场的半圆弧入口及矩形下边界设置为速度入口，矩形右边界及上边界条件设置为压力出口，开孔机翼和标准机翼的上下表面均设为无滑移壁面，使用压力修正的SIMPLE迭代算法和二阶迎风格式。各参数收敛残差值设置为10-6，合理调节松弛因子，使得残差曲线达到收敛状态。2 结果与分析

为进一步探究开孔机翼在大攻角下的气动性能，将标准机翼和开孔机翼在攻角为10°及20°时的压力云图分布情况进行了比较。当攻角为10°时，机翼表面的压力云图如图4所示。标准机翼的上表面压力从前缘到后缘逐层递增，且在机翼的前缘处最小。此时，由于表面开孔，少部分气体从下表面经孔流至上表面，且上表面孔后部分气体出现回流现象，导致开孔机翼的上表面压力在机翼的前端明显高于标准机翼，下表面的压力略低于标准机翼。因此，当攻角为10°时，开孔机翼升力系数小于标准机翼。

【参考文献】：
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本文编号：3250005