發(fā)布時間：2020-07-04 07:56

【摘要】：本文采用隱式大渦模擬方法對高雷諾數(shù)翼型RAE2822和ONERA M6三維翼進(jìn)行了多工況,大規(guī)模,高精度數(shù)值模擬,對模擬結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)對比與分析.主要內(nèi)容如下:(1)對來流馬赫數(shù)0.729,基于弦長的雷諾數(shù)6.5×10~6,攻角為2.31~°的超臨界翼型RAE2822進(jìn)行了隱式大渦模擬.通過壓力系數(shù)及摩擦阻力系數(shù)的網(wǎng)格收斂性測試及壓力系數(shù)/摩擦阻力系數(shù)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比對數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證.并對翼型上表面的激波-湍流邊界層干擾進(jìn)行了研究,對湍流的統(tǒng)計(jì)特征以及激波附近的擬序渦結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析.主要分析了干擾過程中脈動速度的均方根,雷諾應(yīng)力,湍動能的生成、耗散及分配機(jī)制.結(jié)果表明,激波的出現(xiàn)對于速度脈動和雷諾應(yīng)力的幅值及峰值位置有顯著的影響,而且干擾過程中產(chǎn)生了大量湍動能,并且湍動能的主要耗散區(qū)仍在近壁,湍動能的分配機(jī)制并非生成-耗散相互平衡,而是一種更為復(fù)雜的平衡關(guān)系.(2)對來流馬赫數(shù)0.8395,基于弦長的雷諾數(shù)1.172×10~7,攻角3.06~°的三維ONERA M6機(jī)翼進(jìn)行了隱式大渦模擬,計(jì)算結(jié)果清晰地展現(xiàn)了尾端的激波和邊界層內(nèi)豐富的湍流結(jié)構(gòu).并且大概在40%弦長以前,邊界層由大尺度的渦結(jié)構(gòu)組成,可以看到大量的馬蹄渦,向下游順著流向發(fā)展,這些渦逐漸抬頭,并被拉伸,進(jìn)而發(fā)生破碎,形成大量的小尺度結(jié)構(gòu),進(jìn)入湍流狀態(tài),這一變化過程具有典型的湍流發(fā)生機(jī)理,具有典型的TS波演化特征.本研究對于我國大型飛行器機(jī)翼設(shè)計(jì)具有一定的參考價值.同時隱式大渦模擬方法可以得到很多湍流的脈動信息,能夠捕捉到RANS方法所無能為力的許多非穩(wěn)態(tài),非平衡過程中出現(xiàn)的大尺度效應(yīng)和擬序渦結(jié)構(gòu),這可以為流動機(jī)理的研究做出貢獻(xiàn),并且能指導(dǎo)RANS方法的改進(jìn).
【學(xué)位授予單位】：北方民族大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O357.5;V211.41
【圖文】：

三維翼數(shù)值模擬3.2.3 結(jié)果驗(yàn)證四個工況的壓力曲線和摩阻曲線如圖3.5和圖3.6所示.其中,壓力曲線的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來源于文獻(xiàn)[85, 88],同時工況3,4的壓力曲線也與他人數(shù)值結(jié)果[89]進(jìn)行了對比;摩阻曲線與文獻(xiàn)[90]進(jìn)行了對比.(a)工況1,2(b)工況3,4圖3.5:翼型表面壓力曲線(a)工況1,2(b)工況3,4圖3.6:翼型表面摩阻曲線由圖3.5和圖3.6可以發(fā)現(xiàn),數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合,因此數(shù)值方法和程序的可靠性得以驗(yàn)證.并且細(xì)網(wǎng)格(工況3,4)的模擬結(jié)果更加準(zhǔn)確、精細(xì),后面主要分析細(xì)網(wǎng)格下的數(shù)值模擬結(jié)果.而且本文的流場分析主要集中在背風(fēng)面(上表面,leeward)流場,對迎風(fēng)面(下表面,windward)的流動特性研究較少.因此后面未加特殊說明,均是對背風(fēng)面的分析.為了驗(yàn)證網(wǎng)格的收斂性,將工況3的網(wǎng)格進(jìn)行了展向加密得到工況4，如上表(表2)所示.圖3.7給出了工況3和工況4的壓力曲線和翼型上表面摩阻曲線的對比.  23 

四個工況的壓力曲線和摩阻曲線如圖3.5和圖3.6所示.其中,壓力曲線的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來源于文獻(xiàn)[85, 88],同時工況3,4的壓力曲線也與他人數(shù)值結(jié)果[89]進(jìn)行了對比;摩阻曲線與文獻(xiàn)[90]進(jìn)行了對比.(a)工況1,2(b)工況3,4圖3.5:翼型表面壓力曲線(a)工況1,2(b)工況3,4圖3.6:翼型表面摩阻曲線由圖3.5和圖3.6可以發(fā)現(xiàn),數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合,因此數(shù)值方法和程序的可靠性得以驗(yàn)證.并且細(xì)網(wǎng)格(工況3,4)的模擬結(jié)果更加準(zhǔn)確、精細(xì),后面主要分析細(xì)網(wǎng)格下的數(shù)值模擬結(jié)果.而且本文的流場分析主要集中在背風(fēng)面(上表面,leeward)流場,對迎風(fēng)面(下表面,windward)的流動特性研究較少.因此后面未加特殊說明,均是對背風(fēng)面的分析.為了驗(yàn)證網(wǎng)格的收斂性,將工況3的網(wǎng)格進(jìn)行了展向加密得到工況4，如上表(表2)所示.圖3.7給出了工況3和工況4的壓力曲線和翼型上表面摩阻曲線的對比.  23 

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本文編號：2740854