共性半环翼跨介质航行器变体气动特性研究
发布时间：2021-11-28 22:51
基于一种特殊的双层半环形闭合翼构型,利用流体仿真软件对该构型跨越水空介质后变体过程中的不同状态进行了仿真,并对其非定常气动特性进行了分析;比较了特定条件下非定常状态和定常状态的气动参数随折叠角的变化曲线,得到了机翼展开和回收至不同角度的压力和速度分布云图以及对应位置的压力分布曲线;研究了不同变体速率对机翼变体的非定常气动特性的影响,并提出了附加动力学影响、流场迟滞影响等物理效应来解释该构型的非定常气动特性的形成原理。仿真结果表明,机翼回收过程的气动参数大于定常状态,展开过程气动参数小于定常状态,变体速率越大,非定常效应越明显,产生这种差异的原因是来自于流场迟滞的影响。
【文章来源】：飞行力学. 2020,38(01)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
共性半环翼变体过程
共性半环翼横剖面示意图见图2。定义下层翼的翼展所在直线与水平面夹角为折叠角ψ,翼根与机体连接处设为点M,P为下层翼面上任意一点,线段PM与水平面的夹角为η。上层翼翼展所在直线与垂直面的夹角定义为μ,圆心为Ou,圆心角为λ,半径为Ru,Q为下层翼面上任意一点,上下层翼连接点为C。1.2 机翼变体规律设计
利用FLUENT软件进行数值仿真,计算域边界条件划分如图4所示。其轴向方向长度约为航行器长度的10倍,以确保流场能够充分发展,航行器俯仰角θ=30°。计算采用密度基耦合隐式求解器,湍流模型采用标准k-e模型。入口和壁面边界定义为pressure-far-field,设置来流速度为Ma=0.028,出口边界定义为pressure-outlet。动网格方面,采用弹性光顺法和局部重构法进行网格更新,并引入边界修正和倔强系数,增强了非结构网格模拟大幅相对运动时的网格变形能力。通过UDF用户自定义函数定义其运动规律,并选择3个变体速率进行仿真,即ω1=π/24 rad/s,ω2=3π/40 rad/s,ω3=π/10 rad/s。计算4个周期,取最后一个周期的结果进行分析,并利用监视器对计算过程的残差收敛和气动系数进行监视。图4 计算域边界条件
【参考文献】：
期刊论文
[1]Research on Water-Exit and Take-off Process for Morphing Unmanned Submersible Aerial Vehicle[J]. HU Jun-hua,XU Bao-wei,FENG Jin-fu,QI Duo,YANG Jian,WANG Cong. China Ocean Engineering. 2017(02)
[2]飞行器变后掠过程非定常气动特性形成机理[J]. 陈钱,白鹏,李锋. 力学学报. 2013(03)
[3]柔性翼微型飞行器气动特性的实验研究[J]. 张福星,朱荣,周兆英. 航空学报. 2008(06)
硕士论文
[1]仿鸟扑翼飞行器气动分析及实验研究[D]. 顾新冬.中国民航大学 2018
[2]扑翼运动的非定常气动力的模拟与分析[D]. 黄峰.南京航空航天大学 2016
[3]变后掠飞行器非定常气动力数值仿真研究[D]. 姚军锴.南京航空航天大学 2014
[4]基于RBF方法的扑翼非定常气动特性数值研究[D]. 孙帅.北京理工大学 2014
本文编号：3525302
【文章来源】：飞行力学. 2020,38(01)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
共性半环翼变体过程
共性半环翼横剖面示意图见图2。定义下层翼的翼展所在直线与水平面夹角为折叠角ψ,翼根与机体连接处设为点M,P为下层翼面上任意一点,线段PM与水平面的夹角为η。上层翼翼展所在直线与垂直面的夹角定义为μ,圆心为Ou,圆心角为λ,半径为Ru,Q为下层翼面上任意一点,上下层翼连接点为C。1.2 机翼变体规律设计
利用FLUENT软件进行数值仿真,计算域边界条件划分如图4所示。其轴向方向长度约为航行器长度的10倍,以确保流场能够充分发展,航行器俯仰角θ=30°。计算采用密度基耦合隐式求解器,湍流模型采用标准k-e模型。入口和壁面边界定义为pressure-far-field,设置来流速度为Ma=0.028,出口边界定义为pressure-outlet。动网格方面,采用弹性光顺法和局部重构法进行网格更新,并引入边界修正和倔强系数,增强了非结构网格模拟大幅相对运动时的网格变形能力。通过UDF用户自定义函数定义其运动规律,并选择3个变体速率进行仿真,即ω1=π/24 rad/s,ω2=3π/40 rad/s,ω3=π/10 rad/s。计算4个周期,取最后一个周期的结果进行分析,并利用监视器对计算过程的残差收敛和气动系数进行监视。图4 计算域边界条件
【参考文献】：
期刊论文
[1]Research on Water-Exit and Take-off Process for Morphing Unmanned Submersible Aerial Vehicle[J]. HU Jun-hua,XU Bao-wei,FENG Jin-fu,QI Duo,YANG Jian,WANG Cong. China Ocean Engineering. 2017(02)
[2]飞行器变后掠过程非定常气动特性形成机理[J]. 陈钱,白鹏,李锋. 力学学报. 2013(03)
[3]柔性翼微型飞行器气动特性的实验研究[J]. 张福星,朱荣,周兆英. 航空学报. 2008(06)
硕士论文
[1]仿鸟扑翼飞行器气动分析及实验研究[D]. 顾新冬.中国民航大学 2018
[2]扑翼运动的非定常气动力的模拟与分析[D]. 黄峰.南京航空航天大学 2016
[3]变后掠飞行器非定常气动力数值仿真研究[D]. 姚军锴.南京航空航天大学 2014
[4]基于RBF方法的扑翼非定常气动特性数值研究[D]. 孙帅.北京理工大学 2014
本文编号：3525302
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/lxlw/3525302.html
