本文關(guān)鍵詞：高速風(fēng)洞條帶懸掛支撐干擾特性及機(jī)理分析研究

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【摘要】：條帶懸掛支撐具有對(duì)模型外形破壞少、縱向剛度強(qiáng)、試驗(yàn)精準(zhǔn)度高等優(yōu)點(diǎn),是大型飛機(jī)風(fēng)洞試驗(yàn)的理想支撐方式。目前,國(guó)內(nèi)在2.4米跨聲速風(fēng)洞已建立條帶懸掛內(nèi)式支撐試驗(yàn)技術(shù),深入開(kāi)展條帶支撐干擾特性及流動(dòng)機(jī)理研究,對(duì)推動(dòng)該試驗(yàn)技術(shù)的型號(hào)應(yīng)用和提高我國(guó)大型飛機(jī)的研制水平具有重要意義。本文以Ty154標(biāo)模為對(duì)象,采用風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬兩種方法,研究了條帶懸掛內(nèi)式支撐的干擾特性及其產(chǎn)生機(jī)理。風(fēng)洞試驗(yàn)采用尾支撐進(jìn)行,通過(guò)模擬有、無(wú)條帶獲取條帶支撐的干擾量。為解決試驗(yàn)中模型抖動(dòng)劇烈,“假動(dòng)帶”與模型頻繁碰撞的問(wèn)題,研制了高縱向剛度的特殊尾支撐,成功獲取了條帶支撐干擾的試驗(yàn)結(jié)果。數(shù)值方法原理與風(fēng)洞試驗(yàn)類(lèi)似,通過(guò)模擬有無(wú)、條帶得到條帶支撐的干擾量。數(shù)值方法通過(guò)求解基于雷諾平均的N-S方程實(shí)現(xiàn),空間離散選用二階Roe格式,時(shí)間項(xiàng)應(yīng)用LU-SGS方法,采用S-A湍流模式。由于試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c條帶支撐的相對(duì)位置隨迎角變化,需要在每個(gè)迎角下生成一套計(jì)算網(wǎng)格。為提高網(wǎng)格生成效率,.首次將基于結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的嵌套網(wǎng)格方法應(yīng)用于條帶支撐干擾的研究。此外,應(yīng)用該方法,本文還對(duì)Ty154標(biāo)模的其它幾種組合支撐方式進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過(guò)對(duì)Ty154標(biāo)模條帶支撐干擾風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果的綜合分析,可得到以下研究結(jié)論：1.Ty154標(biāo)模風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值方法得到的條帶干擾量規(guī)律一致、量值相當(dāng)；在馬赫數(shù)M≤0.90,迎角α≤6°時(shí),條帶支撐對(duì)Ty154標(biāo)模氣動(dòng)特性影響較小,與尾部支撐和腹部支撐相比,條帶懸掛支撐干擾量小的優(yōu)勢(shì)非常明顯�？傮w來(lái)說(shuō),在小迎角下,.受條帶支撐影響,升力系數(shù)略有降低、阻力系數(shù)略有提高,并產(chǎn)生一個(gè)小的抬頭力矩,較大迎角時(shí),干擾規(guī)律出現(xiàn)一定隨機(jī)性。在亞聲速及低跨聲速時(shí),條帶支撐干擾量隨馬赫數(shù)變化較小,在近聲速時(shí)干擾量增大,影響規(guī)律復(fù)雜。2.動(dòng)、定帶對(duì)模型的干擾作用相互獨(dú)立。在小迎角下,全機(jī)阻力和俯仰力矩干擾量主要由動(dòng)帶貢獻(xiàn)；在迎角較大時(shí),整體干擾量主要由定帶產(chǎn)生。動(dòng)帶干擾主要作用在前機(jī)身對(duì)稱(chēng)面上,對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成一個(gè)抬頭力矩。定帶干擾主要作用在后機(jī)身、翼根后緣及平尾前緣,使機(jī)翼后緣壓力略微升高,但對(duì)全機(jī)氣動(dòng)力結(jié)果影響有限,對(duì)平尾前緣的干擾量值較小,但對(duì)全機(jī)俯仰力矩干擾量有較大貢獻(xiàn)。3.模型前機(jī)身開(kāi)槽的影響區(qū)域限于動(dòng)帶機(jī)身連接處附近,干擾較小,對(duì)Ty154標(biāo)模的整體氣動(dòng)特性影響很小。定帶的轉(zhuǎn)軸會(huì)增加定帶對(duì)模型機(jī)身、機(jī)翼的干擾,部分抵消整體條帶對(duì)俯仰力矩的干擾量。4.在設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案時(shí),若使動(dòng)帶位置靠后、定帶位置靠近機(jī)身可減小條帶的支撐干擾影響。5.條帶懸掛支撐成功應(yīng)用于某大型飛機(jī)的風(fēng)洞試驗(yàn)中,試驗(yàn)結(jié)果與尾支撐方式相關(guān)性較好。此外,由于條帶支撐剛度較高,在預(yù)測(cè)模型分離迎角及試驗(yàn)中作為輔助支撐方式扣除尾支撐干擾方面具有一定優(yōu)勢(shì)。
【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：V211.74
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號(hào)和縮略詞說(shuō)明11-12
• 第一章 引言12-24
• §1.1 研究背景12-16
• §1.1.1 大型飛機(jī)氣動(dòng)問(wèn)題的研究方法12-13
• §1.1.2 風(fēng)洞試驗(yàn)常用支撐形式13-14
• §1.1.3 張線/條帶支撐系統(tǒng)14-15
• §1.1.4 條帶懸掛支撐干擾研究意義15-16
• §1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展及研究現(xiàn)狀16-22
• §1.2.1 支撐干擾的修正方法研究現(xiàn)狀16-17
• §1.2.2. 條帶/張線支撐及其干擾特性研究現(xiàn)狀17-21
• §1.2.3 前人研究工作的不足21
• §1.2.4 論文研究難點(diǎn)21-22
• §1.3 本文主要工作內(nèi)容22-24
• 第二章 試驗(yàn)方法24-36
• §2.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ图帮L(fēng)洞24-26
• §2.2 支撐方式26-28
• §2.3 天平及測(cè)試設(shè)備28-29
• §2.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及修正29-31
• §2.4.1 試驗(yàn)狀態(tài)29
• §2.4.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理29
• §2.4.3 支撐干擾修正方法29-31
• §2.5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度分析31-36
• §2.5.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)精度分析31-32
• §2.5.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性分析32-36
• 第三章 數(shù)值模擬方法及有效性驗(yàn)證36-58
• §3.1 控制方程及求解方法36-43
• §3.1.1 控制方程36-38
• §3.1.2 數(shù)值離散方法38-41
• §3.1.3 湍流模型41-43
• §3.1.4 邊界條件43
• §3.2 網(wǎng)格劃分43-49
• §3.2.1 重疊/嵌套網(wǎng)格方法44-46
• §3.2.2 Ty154標(biāo)模的網(wǎng)格劃分46-49
• §3.3 支撐干擾計(jì)算49-50
• §3.3.1 干擾量計(jì)算方法49
• §3.3.2 數(shù)值模擬狀態(tài)49-50
• §3.4 數(shù)值方法有效性驗(yàn)證50-58
• §3.4.1 ONERA-M6機(jī)翼算例驗(yàn)證50-54
• §3.4.2 Ty154標(biāo)模數(shù)值模擬結(jié)果驗(yàn)證54-58
• 第四章 條帶支撐干擾特性及機(jī)理分析58-96
• §4.1 條帶支撐干擾特性58-62
• §4.1.1 試驗(yàn)與數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)比分析58-61
• §4.1.2. 條帶支撐干擾量隨馬赫數(shù)變化規(guī)律61-62
• §4.2 條帶支撐干擾機(jī)理研究62-85
• §4.2.1 動(dòng)、定帶干擾間耦合關(guān)系研究62-64
• §4.2.2 動(dòng)、定帶干擾特點(diǎn)分析64-66
• §4.2.3 動(dòng)帶干擾機(jī)理66-69
• §4.2.4 定帶干擾機(jī)理69-78
• §4.2.5 較大迎角情況下干擾機(jī)理78-81
• §4.2.6 較高馬赫數(shù)條件下干擾機(jī)理81-85
• §4.3 細(xì)節(jié)模擬對(duì)條帶支撐干擾的影響研究85-92
• §4.3.1 機(jī)身開(kāi)槽影響86-89
• §4.3.2 定帶轉(zhuǎn)軸影響89-92
• §4.4. 條帶支撐與其它支撐方式干擾特點(diǎn)的對(duì)比研究92-94
• §4.5 本章小結(jié)94-96
• 第五章 條帶支撐的優(yōu)化探索及應(yīng)用96-110
• §5.1 減少條帶支撐干擾的一些探索96-103
• §5.1.1 動(dòng)帶縱向安裝位置影響研究96-99
• §5.1.2 定帶縱向安裝位置影響研究99-101
• §5.1.3 定帶橫向安裝位置影響研究101-103
• §5.2 條帶支撐的試驗(yàn)應(yīng)用103-105
• §5.3 條帶支撐應(yīng)用于尾支撐干擾試驗(yàn)的探索研究105-108
• §5.3.1 尾支撐干擾扣除方法105-106
• §5.3.2 數(shù)值結(jié)果對(duì)比106-108
• §5.4 本章小結(jié)108-110
• 第六章 結(jié)束語(yǔ)110-112
• 參考文獻(xiàn)112-116
• 作者簡(jiǎn)介116
• 作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果116-118
• 致謝118

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本文編號(hào)：1099921