尖拱细长旋成体低速大攻角绕流数值模拟

发布时间：2022-01-25 13:49

　　运用数值方法研究了无任何扰动几何不规则性细长体大攻角绕流背风面对称流型结构,得出绕流截面流态拓扑结构的轴向演化规律。分析截面侧向力与法向力分布背涡的对称与非对称性,通过壁面切向速度曲线确定壁面鞍点位置,通过与截面法向量夹角的零点确定空间鞍点的位置,验证细长旋成体截面流态拓扑结构。此外,通过特殊鞍点的位置变化分析了临界流动状态的演变过程。结果表明,在无任何扰动与不规则性的前提下,得到非对称的旋涡,并且证实给出拓扑结构正确以及存在的临界状态,确定了临界状态中高阶奇点的形成过程。 

【文章来源】：兵器装备工程学报. 2020,41(12)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

截面选取以及计算域示意图

图1 截面选取以及计算域示意图侧向力和法向力系数(分别为Cy和Cz)相对于攻角的变化如图4所示。可以看出，Cz随着攻角的增加而增加，这是由于随着攻角的增加，背风侧的吸力会越来越大，因此Cz会有所增加。而且，随着攻角的增加，Cz最大值的位置沿轴向向下游移动。在α=30°时，Cz最大值出现在OG(6)截面;在α=40°到50°时，Cz最大值的位置移到OG(7)截面;在α=60°时，Cz最大值出现在OG(8)截面，并且这也是所有计算攻角中的最大值。在所有计算攻角下，当达Cz到最大幅值后均沿轴向减小。另一方面，在30°≤α≤40°时，整个模型Cy值保持在较低水平，这表明尾流旋涡仍然是对称的。但是，Cy在α=50°时沿轴向显着增加，在OG(11)截面达到最大值，然后，侧向力沿轴向在负向和正向之间波动。当攻角增加到α=60°时，Cy达到所有攻角下的最大幅值。与Cz相反，Cy最大值的位置随着攻角增加沿轴向向前移动，在α=60°时Cy最大值与Cz最大值发生在相同位置，即OG(8)截面。α=55°和α=60°的曲线趋势类似于α=50°，即Cy方向不断在正向与负向之间改变，这表明尾流旋涡具有强烈的非对称性，非对称性随着攻角的增加而增强，并沿轴向从圆柱段移动到尖拱段。

侧向力和法向力系数(分别为Cy和Cz)相对于攻角的变化如图4所示。可以看出，Cz随着攻角的增加而增加，这是由于随着攻角的增加，背风侧的吸力会越来越大，因此Cz会有所增加。而且，随着攻角的增加，Cz最大值的位置沿轴向向下游移动。在α=30°时，Cz最大值出现在OG(6)截面;在α=40°到50°时，Cz最大值的位置移到OG(7)截面;在α=60°时，Cz最大值出现在OG(8)截面，并且这也是所有计算攻角中的最大值。在所有计算攻角下，当达Cz到最大幅值后均沿轴向减小。另一方面，在30°≤α≤40°时，整个模型Cy值保持在较低水平，这表明尾流旋涡仍然是对称的。但是，Cy在α=50°时沿轴向显着增加，在OG(11)截面达到最大值，然后，侧向力沿轴向在负向和正向之间波动。当攻角增加到α=60°时，Cy达到所有攻角下的最大幅值。与Cz相反，Cy最大值的位置随着攻角增加沿轴向向前移动，在α=60°时Cy最大值与Cz最大值发生在相同位置，即OG(8)截面。α=55°和α=60°的曲线趋势类似于α=50°，即Cy方向不断在正向与负向之间改变，这表明尾流旋涡具有强烈的非对称性，非对称性随着攻角的增加而增强，并沿轴向从圆柱段移动到尖拱段。图4 侧向力和法向力系数曲线

【参考文献】：
期刊论文
[1]不同SST模式在细长体绕流模拟中的应用比较[J]. 刘跃,管小荣,徐诚.  工程力学. 2016(11)
[2]细长体截面绕流中的一种临界状态[J]. 李国辉,邓学蓥.  应用数学和力学. 2005(01)
[3]Re数对细长旋成体非对称涡及气动力特性影响的实验研究[J]. 刘沛清,王刚,邓学蓥.  流体力学实验与测量. 2003(04)



本文编号：3608648