本文關(guān)鍵詞：低雷諾數(shù)下非對稱“鉆石背”形翼氣動特性若干問題的數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 低雷諾數(shù) 湍流模型 “鉆石背”形翼 非對稱機(jī)翼 氣動特性 數(shù)值模擬

【摘要】：“鉆石背”形翼因其在折疊方式、結(jié)構(gòu)布局及氣動特性等方面的優(yōu)勢，被應(yīng)用于飛行器的設(shè)計。本文從數(shù)值模擬的角度研究低雷諾數(shù)下非對稱“鉆石背”形翼的若干氣動特性問題，旨在為“鉆石背”形翼在小型無人機(jī)上的應(yīng)用和設(shè)計提供參考。 首先，通過選用有相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的E387翼型，建立相應(yīng)的二維計算模型進(jìn)行數(shù)值模擬，選擇并驗(yàn)證了適合本文問題研究的數(shù)值方法。結(jié)果表明，采用Transition SST湍流模型求解對失速特性模擬要求不高的低雷諾數(shù)下翼型繞流問題，所得結(jié)果具有高的準(zhǔn)確性和可信性。 接著，在“鉆石背”形翼幾何外形及設(shè)計參數(shù)的基礎(chǔ)上，選用NACA6411翼型，數(shù)值模擬研究了低雷諾數(shù)下“鉆石背”形翼氣動參數(shù)隨前后翼間距x和前后翼垂直高度差H變化的特性。計算結(jié)果表明，后翼前緣駐點(diǎn)高壓及上下表面壓差在前翼下表面形成的高壓區(qū)和低壓區(qū)及其變化，以及前翼對后翼氣流阻擋造成的后翼上下表面壓差變化，是造成“鉆石背”形翼氣動特性在展向發(fā)生變化的主要原因； H對氣動特性的影響，在x約為前翼弦長的1.5倍附近，出現(xiàn)變化趨勢反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象；x和H對氣動特性的綜合影響主要體現(xiàn)在x小于前翼弦長的1.5倍這一段；優(yōu)化氣動布局的有效方法之一是合理選取H和前后翼梢弦前緣間距d的設(shè)計值。 最后，建立小型非對稱機(jī)翼無人機(jī)的三維計算模型，通過數(shù)值模擬，研究了非對稱機(jī)翼對小型無人機(jī)氣動特性影響。結(jié)果表明，該影響主要表現(xiàn)在對無人機(jī)滾轉(zhuǎn)力矩和偏航力矩的影響；不同機(jī)翼安裝位置于機(jī)身連接處形成的不同壓力場，是機(jī)身滾轉(zhuǎn)力矩形成的主要原因；來流攻角和速度一定時，，機(jī)身滾轉(zhuǎn)力矩僅隨左右機(jī)翼高度差h的變化而變化，不受滾轉(zhuǎn)角β和上反角θ的影響； h和θ共同對左右機(jī)翼滾轉(zhuǎn)力矩差產(chǎn)生影響，且θ對由h產(chǎn)生的機(jī)翼滾轉(zhuǎn)力矩差有抑制作用，而β的影響很�。痪C合來看，由h引起的滾轉(zhuǎn)力矩和偏航力矩均較小，存在修正的可能。
【關(guān)鍵詞】：低雷諾數(shù) 湍流模型 “鉆石背”形翼 非對稱機(jī)翼 氣動特性 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V211.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-23
• 1.1 研究背景和意義10-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-22
• 1.2.1 巡飛彈和箭射小型無人機(jī)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀13-17
• 1.2.2 小型飛行器低雷諾數(shù)空氣動力學(xué)研究發(fā)展現(xiàn)狀17-21
• 1.2.3 “鉆石背”氣動布局研究概況21-22
• 1.3 研究內(nèi)容22-23
• 第二章 數(shù)值模擬方法及可靠性驗(yàn)證23-46
• 2.1 引言23
• 2.2 數(shù)值模擬方法23-29
• 2.2.1 控制方程23-24
• 2.2.2 湍流模型24-28
• 2.2.3 近壁網(wǎng)格處理28-29
• 2.3 數(shù)值方法驗(yàn)證及湍流模型選擇29-44
• 2.3.1 計算模型29-31
• 2.3.2 計算結(jié)果及分析31-44
• 2.4 本章小結(jié)44-46
• 第三章 “鉆石背”形翼外形參數(shù)對氣動性能影響的數(shù)值模擬研究46-63
• 3.1 引言46
• 3.2 無人機(jī)總體參數(shù)的選定46-47
• 3.2.1 起飛質(zhì)量估算46
• 3.2.2 氣動布局確定46-47
• 3.2.3 飛機(jī)尺寸確定47
• 3.3 “鉆石背”形翼的物理模型和計算模型47-50
• 3.3.1 物理模型47-48
• 3.3.2 計算模型48-50
• 3.4 “鉆石背”形翼氣動特性展向變化的數(shù)值模擬研究50-56
• 3.4.1 升力系數(shù)隨 x 變化的氣動特性分析50-53
• 3.4.2 阻力系數(shù)隨 x 變化的氣動特性分析53-55
• 3.4.3 升阻比隨 x 變化的氣動特性分析55-56
• 3.5 “鉆石背”前后翼高度差對氣動特性影響的數(shù)值模擬研究56-58
• 3.5.1 H 對升力系數(shù)影響的分析57
• 3.5.2 H 對阻力系數(shù)影響的分析57
• 3.5.3 H 對升阻比影響的分析57-58
• 3.6 翼型彎度特性對“鉆石背”形翼整體氣動性能影響的數(shù)值模擬研究58-62
• 3.6.1 三種翼型氣動特性的數(shù)值模擬及對比分析58-60
• 3.6.2 翼型選擇對“鉆石背”形翼整體氣動性能影響的數(shù)值模擬研究60-62
• 3.7 本章小結(jié)62-63
• 第四章 非對稱機(jī)翼對小型無人機(jī)氣動特性影響的數(shù)值模擬研究63-77
• 4.1 引言63
• 4.2 非對稱機(jī)翼無人機(jī)的幾何模型和計算模型63-67
• 4.2.1 幾何模型63-64
• 4.2.2 計算模型64-67
• 4.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析67-76
• 4.3.1 對升阻力系數(shù)、升阻比和俯仰力矩系數(shù)影響的分析67-69
• 4.3.2 非對稱機(jī)翼對無人機(jī)滾轉(zhuǎn)力矩系數(shù)影響的分析69-75
• 4.3.3 非對稱機(jī)翼對無人機(jī)偏航力矩系數(shù)影響的分析75-76
• 4.4 本章小結(jié)76-77
• 第五章 總結(jié)與展望77-80
• 5.1 論文的主要研究工作與結(jié)論77-79
• 5.2 論文的創(chuàng)新點(diǎn)79
• 5.3 未來研究工作展望79-80
• 參考文獻(xiàn)80-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間所取得的研究成果85-86
• 致謝86-87

【參考文獻(xiàn)】

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1 李傳峰;風(fēng)力機(jī)尾緣襟翼氣動特性與機(jī)理研究[D];中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2013年

本文編號：1045051