【摘要】：升力理論是流體力學的重要組成部分,其中Prandtl升力線理論的提出極大的促進了當時航空工業(yè)的發(fā)展。近年來,隨著地效翼船技術(shù)的快速發(fā)展,對近自由表面升力理論的研究越來越多,主要集中于對地效作用物理機理的探究以及提供簡單高效精確的地效翼升力計算方法。在這一背景之下,升力線理論由于物理概念清晰簡單,重新引起了許多學者的重視,他們將無限流域的升力線理論拓展到了近自由表面,用以計算地效翼升力和水翼升力,并取得了較為精確的計算結(jié)果。本文在前人的研究基礎(chǔ)之上,對近自由表面升力線理論進行了進一步的研究和探索。首先,基于勢流理論,本文給出了近自由表面上方定常移動問題的控制方程和邊界條件,并基于微幅波特點對自由表面邊界條件線性化。在此基礎(chǔ)之上,推導(dǎo)了近自由表面定常移動點渦的速度勢。隨后,本文選取最簡單的情況,即以單根升力線為例,對近自由表面升力線理論進行了進一步探究。通過理論推導(dǎo)以及對文獻中的實驗現(xiàn)象的具體分析,本文發(fā)現(xiàn),當升力線靠近自由表面或者地面時,其自由渦不再與附著渦垂直,而是在升力線所在平面內(nèi),向外水平偏移一定的角度。本文將這一現(xiàn)象命名為側(cè)洗,這一角度命名為側(cè)洗角,并將形狀發(fā)生改變的升力線命名為(?)型渦線。接下來,本文推導(dǎo)了側(cè)洗角的計算公式,并將相關(guān)文獻中數(shù)據(jù)帶入該計算公式進行計算。結(jié)果表明,側(cè)洗角與渦線環(huán)量以及渦線與自由表面之間的距離有關(guān),且其大小和下洗角大小相當�；趥�(cè)洗現(xiàn)象,本文給出了近自由表面升力線相應(yīng)的誘導(dǎo)升力的定義和計算方法,并推導(dǎo)了近自由表面上方定常移動的(?)型渦線的格林函數(shù)。然后,根據(jù)(?)型渦線格林函數(shù),推導(dǎo)了近自由表面(?)型渦線所受的總的升力和誘導(dǎo)升力計算公式,并帶入數(shù)據(jù)進行具體計算。結(jié)果發(fā)現(xiàn),一定條件下誘導(dǎo)升力占總升力的2%~5%,因此在利用升力線理論計算地效翼升力時,應(yīng)當考慮側(cè)洗效應(yīng);另一方面,考慮自由表面效應(yīng)的(?)型渦線產(chǎn)生的誘導(dǎo)升力與其距離自由表面的距離和其自身速度有關(guān),誘導(dǎo)升力將會隨著升力線距離自由表面的距離的增大而減小,隨著(?)型渦前進速度的減小而增加。以上研究,都是針對自由表面上方單根渦線展開的。最后,本文提出了近自由表面定常移動升力線的修正理論,并將其用于地效翼升力計算;還對近自由表面升力線理論進行了拓展,使其能夠適用于曲翼和掠翼等情況。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U661

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本文編號：2631011