翼型绕流风洞试验与数值模拟及其应用研究
发布时间：2021-01-16 05:47
绕流问题一直是流体力学研究的重点内容之一,其涉及到流动分离、边界层转捩、漩涡的生成、演化以及它们之间的相互作用。对于流线型的翼型和非流线型的钝体结构来说,漩涡脱落将会在结构体表面上生成顺流向及横流向周期性变化的脉动压力。当脉动频率与结构体固有频率接近时,将引起涡激振动现象,极端情况下将引发灾难性事故。对于绕流的问题如果仅用试验或数值模拟的手段,会限制研究人员对流场信息全面理解,结合这两种方法可以更好的得到流场的信息。为此,本文主要结合PIV试验和CFD软件同时分析绕流中的流场结构。在试验方面,本文主要基于西华大学流体及动力机械教育部重点实验室的风洞试验平台,利用PIV流场测试技术研究不同工况下绕流流场的变化,得到了流场的瞬时和平均速度场,并利用POD技术对流场进行降阶分解,得到流场的低阶模态。在数值模拟方面,采用γ-Reθ湍流模型和k-ω SST湍流模型对方柱绕流和翼型绕流进行仿真,对比了网格、时间步长等因素对计算的影响。对比数值模拟和试验数据,更加全面的分析了绕流流场的信息,得到了如下结论:基于风洞平台的PIV试验结果有着良好的精度,计算结果与LDV试验结果吻合...
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
NACA64418叶片在不同雷诺数和不同攻角下流动形态：（a）小攻角时层流分离；（b）在低雷诺数和高雷诺数下的层流分离；（c）大攻角大雷诺数下流动分离泡Fig.1.1FlowoverNACA64418airfoilatdifferentReynoldsnumbersandanglesofattack:(a)thelaminarseparationatsmallangleofattack;(b)thelaminarseparatedatloworhighReynoldsnumber;(c)
图 2.1 Ludwig Prandtl 在做流动显示实验 图 2.2 水流在机翼后发生分离图ig.2.1 Ludwig Prandtl was doing the flow invisible experiment Fig.2.2 The separation flow after wing.1 风洞试验装置风洞是一种用于产生受控气流的装置，其用来研究气流或者阻力对航空器和其他物模型的影响。在风洞中安置飞行器、或其他物体模型与气体流动的相互作用，便可以解实际飞行器、翼型或其他物体的空气动力学特性。假如通过控制适当的空气流速，洞试验可以用来测试战斗机在高空的超音速飞行时的气动特性或者某个城市的高楼周边环境气流的影响。风洞实验的理论是依据运动相对性原理和流动相似性原理。根相对性原理，飞行器在静止空气中飞行所受到的力，与飞行器静止不动、空气以相同速度吹来，两者的作用效果是一样的。依据相似性原理，将飞行器按着相似比例关系成几何相似的小尺寸度模型，其保持了某些重要的参数一致性，试验中气流速度在一范围内也可以低于飞行速度，并可以根据试验结果推算出真实飞行时作用于飞行器上力。由于风洞尺寸、结构、材料、模型、实验气体等方面的限制，风洞实验要做到与实条件完全相似是不可能的。通常的风洞实验，只是一种部分相似的模拟实验。因此，
图 2.1 Ludwig Prandtl 在做流动显示实验 图 2.2 水流在机翼后发生分离图ig.2.1 Ludwig Prandtl was doing the flow invisible experiment Fig.2.2 The separation flow after wing.1 风洞试验装置风洞是一种用于产生受控气流的装置，其用来研究气流或者阻力对航空器和其他物模型的影响。在风洞中安置飞行器、或其他物体模型与气体流动的相互作用，便可以解实际飞行器、翼型或其他物体的空气动力学特性。假如通过控制适当的空气流速，洞试验可以用来测试战斗机在高空的超音速飞行时的气动特性或者某个城市的高楼周边环境气流的影响。风洞实验的理论是依据运动相对性原理和流动相似性原理。根相对性原理，飞行器在静止空气中飞行所受到的力，与飞行器静止不动、空气以相同速度吹来，两者的作用效果是一样的。依据相似性原理，将飞行器按着相似比例关系成几何相似的小尺寸度模型，其保持了某些重要的参数一致性，试验中气流速度在一范围内也可以低于飞行速度，并可以根据试验结果推算出真实飞行时作用于飞行器上力。由于风洞尺寸、结构、材料、模型、实验气体等方面的限制，风洞实验要做到与实条件完全相似是不可能的。通常的风洞实验，只是一种部分相似的模拟实验。因此，
【参考文献】：
期刊论文
[1]较大雷诺数下方柱绕流的数值模拟[J]. 肖姚,秦浩,宋文武,胡帅. 动力工程学报. 2017(08)
[2]动力学模态分解和本征正交分解对圆柱绕流稳定性的分析[J]. 叶坤,武洁,叶正寅,屈展. 西北工业大学学报. 2017(04)
[3]垂直轴风力机叶片的流固耦合作用研究[J]. 孙芳锦,梁爽,冯旭. 热能动力工程. 2015(04)
[4]风力机分离式尾缘襟翼气动性能[J]. 韩中合,贾亚雷,李恒凡,李秋菊,刘华新,朱霄珣. 农业工程学报. 2014(20)
[5]尾缘加厚的DU系列翼型气动性能数值分析[J]. 徐浩然,杨华,刘超. 农业工程学报. 2014(17)
[6]基于POD方法的二维方柱低雷诺数绕流流场分析研究[J]. 王掩刚,陈俊旭,先松川. 西北工业大学学报. 2014(04)
[7]脉动流方柱绕流特性研究[J]. 林纬,喻九阳,郑小涛,聂思皓,徐成. 工程热物理学报. 2014(02)
[8]垂直轴风力机动态特性及气动性能[J]. 高伟,李春,叶舟,聂佳斌. 排灌机械工程学报. 2014(02)
[9]基于RBF动网格方法和改进粒子群优化算法的多段翼型优化[J]. 白俊强,刘南,邱亚松,陈迎春,李亚林,周涛. 航空学报. 2013(12)
[10]基于等离子体激励的飞翼布局飞行器气动力矩控制[J]. 杜海,史志伟,倪芳原,程瑞斌,戴新喜. 航空学报. 2013(09)
博士论文
[1]湍流发生器内部流动及中浓纸浆泵试验研究[D]. 叶道星.江苏大学 2015
[2]大跨度变截面连续钢箱梁桥涡激振动计算方法研究[D]. 秦浩.西南交通大学 2015
硕士论文
[1]升力型、升阻型垂直轴风力机流场计算及性能预测[D]. 史广泰.兰州理工大学 2013
本文编号：2980268
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
NACA64418叶片在不同雷诺数和不同攻角下流动形态：（a）小攻角时层流分离；（b）在低雷诺数和高雷诺数下的层流分离；（c）大攻角大雷诺数下流动分离泡Fig.1.1FlowoverNACA64418airfoilatdifferentReynoldsnumbersandanglesofattack:(a)thelaminarseparationatsmallangleofattack;(b)thelaminarseparatedatloworhighReynoldsnumber;(c)
图 2.1 Ludwig Prandtl 在做流动显示实验 图 2.2 水流在机翼后发生分离图ig.2.1 Ludwig Prandtl was doing the flow invisible experiment Fig.2.2 The separation flow after wing.1 风洞试验装置风洞是一种用于产生受控气流的装置，其用来研究气流或者阻力对航空器和其他物模型的影响。在风洞中安置飞行器、或其他物体模型与气体流动的相互作用，便可以解实际飞行器、翼型或其他物体的空气动力学特性。假如通过控制适当的空气流速，洞试验可以用来测试战斗机在高空的超音速飞行时的气动特性或者某个城市的高楼周边环境气流的影响。风洞实验的理论是依据运动相对性原理和流动相似性原理。根相对性原理，飞行器在静止空气中飞行所受到的力，与飞行器静止不动、空气以相同速度吹来，两者的作用效果是一样的。依据相似性原理，将飞行器按着相似比例关系成几何相似的小尺寸度模型，其保持了某些重要的参数一致性，试验中气流速度在一范围内也可以低于飞行速度，并可以根据试验结果推算出真实飞行时作用于飞行器上力。由于风洞尺寸、结构、材料、模型、实验气体等方面的限制，风洞实验要做到与实条件完全相似是不可能的。通常的风洞实验，只是一种部分相似的模拟实验。因此，
图 2.1 Ludwig Prandtl 在做流动显示实验 图 2.2 水流在机翼后发生分离图ig.2.1 Ludwig Prandtl was doing the flow invisible experiment Fig.2.2 The separation flow after wing.1 风洞试验装置风洞是一种用于产生受控气流的装置，其用来研究气流或者阻力对航空器和其他物模型的影响。在风洞中安置飞行器、或其他物体模型与气体流动的相互作用，便可以解实际飞行器、翼型或其他物体的空气动力学特性。假如通过控制适当的空气流速，洞试验可以用来测试战斗机在高空的超音速飞行时的气动特性或者某个城市的高楼周边环境气流的影响。风洞实验的理论是依据运动相对性原理和流动相似性原理。根相对性原理，飞行器在静止空气中飞行所受到的力，与飞行器静止不动、空气以相同速度吹来，两者的作用效果是一样的。依据相似性原理，将飞行器按着相似比例关系成几何相似的小尺寸度模型，其保持了某些重要的参数一致性，试验中气流速度在一范围内也可以低于飞行速度，并可以根据试验结果推算出真实飞行时作用于飞行器上力。由于风洞尺寸、结构、材料、模型、实验气体等方面的限制，风洞实验要做到与实条件完全相似是不可能的。通常的风洞实验，只是一种部分相似的模拟实验。因此，
【参考文献】：
期刊论文
[1]较大雷诺数下方柱绕流的数值模拟[J]. 肖姚,秦浩,宋文武,胡帅. 动力工程学报. 2017(08)
[2]动力学模态分解和本征正交分解对圆柱绕流稳定性的分析[J]. 叶坤,武洁,叶正寅,屈展. 西北工业大学学报. 2017(04)
[3]垂直轴风力机叶片的流固耦合作用研究[J]. 孙芳锦,梁爽,冯旭. 热能动力工程. 2015(04)
[4]风力机分离式尾缘襟翼气动性能[J]. 韩中合,贾亚雷,李恒凡,李秋菊,刘华新,朱霄珣. 农业工程学报. 2014(20)
[5]尾缘加厚的DU系列翼型气动性能数值分析[J]. 徐浩然,杨华,刘超. 农业工程学报. 2014(17)
[6]基于POD方法的二维方柱低雷诺数绕流流场分析研究[J]. 王掩刚,陈俊旭,先松川. 西北工业大学学报. 2014(04)
[7]脉动流方柱绕流特性研究[J]. 林纬,喻九阳,郑小涛,聂思皓,徐成. 工程热物理学报. 2014(02)
[8]垂直轴风力机动态特性及气动性能[J]. 高伟,李春,叶舟,聂佳斌. 排灌机械工程学报. 2014(02)
[9]基于RBF动网格方法和改进粒子群优化算法的多段翼型优化[J]. 白俊强,刘南,邱亚松,陈迎春,李亚林,周涛. 航空学报. 2013(12)
[10]基于等离子体激励的飞翼布局飞行器气动力矩控制[J]. 杜海,史志伟,倪芳原,程瑞斌,戴新喜. 航空学报. 2013(09)
博士论文
[1]湍流发生器内部流动及中浓纸浆泵试验研究[D]. 叶道星.江苏大学 2015
[2]大跨度变截面连续钢箱梁桥涡激振动计算方法研究[D]. 秦浩.西南交通大学 2015
硕士论文
[1]升力型、升阻型垂直轴风力机流场计算及性能预测[D]. 史广泰.兰州理工大学 2013
本文编号：2980268
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