【摘要】：觀察發(fā)現(xiàn),相比于其他大型海洋生物,體型碩大的駝背鯨在捕食獵物的過程中機(jī)動(dòng)性能相當(dāng)靈活,甚至能做出接近雜耍般的機(jī)動(dòng)動(dòng)作。研究認(rèn)為其具有前緣突節(jié)的鯨鰭是它們?cè)谳^大攻角下依然具有良好的水下性能的主要原因。然而在航空領(lǐng)域,當(dāng)飛機(jī)飛行攻角過大時(shí),就很容易出現(xiàn)突然失速現(xiàn)象,造成嚴(yán)重的后果。提高飛機(jī)的失速攻角,一直是飛機(jī)設(shè)計(jì)師想克服的一道難題。因此通過仿生學(xué)原理,將駝背鯨特殊的前緣突節(jié)結(jié)構(gòu)應(yīng)用在飛行器機(jī)翼或直升機(jī)葉片等工程中具有很大的實(shí)際意義。然而仿駝背鯨鰭機(jī)翼的研究尚處在起步階段,針對(duì)前緣突起結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)翼流動(dòng)特性影響的規(guī)律并未達(dá)到統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。因此有必要對(duì)該仿駝背鯨鰭機(jī)翼的流動(dòng)特性做更進(jìn)一步的探究。為研究前緣突節(jié)對(duì)機(jī)翼流動(dòng)特性的影響,基于NACA0018標(biāo)準(zhǔn)翼型,建立標(biāo)準(zhǔn)機(jī)翼和不同參數(shù)條件下的仿駝背鯨鰭機(jī)翼模型。通過FLUENT數(shù)值模擬,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)翼和各個(gè)仿生機(jī)翼在0~°至30~°的攻角范圍內(nèi)每隔2度分別進(jìn)行計(jì)算分析。結(jié)果表明,標(biāo)準(zhǔn)機(jī)翼在20~°攻角之后,升力系數(shù)急劇下降,阻力系數(shù)對(duì)應(yīng)急劇升高,失速特性表現(xiàn)明顯。而仿駝背鯨鰭機(jī)翼的升力系數(shù)也會(huì)在某一特定角度出現(xiàn)不同程度的下降,但下降趨勢(shì)比較緩和。在大攻角下,仿駝背鯨鰭機(jī)翼的升力系數(shù)普遍大于標(biāo)準(zhǔn)機(jī)翼,而阻力相差不大,可以有效的改善機(jī)翼的失速特性。分析結(jié)果表明仿駝背鯨鰭機(jī)翼前緣突節(jié)的幅值和個(gè)數(shù)都是影響機(jī)翼流動(dòng)特性的主要因素。前緣突節(jié)個(gè)數(shù)給定的情況下,在一定的幅值范圍內(nèi),幅值越大,機(jī)翼的升力系數(shù)越小。當(dāng)具有相同的前緣突節(jié)幅值時(shí),突節(jié)個(gè)數(shù)越多,升力系數(shù)越小,但是相比于突節(jié)幅值對(duì)仿生機(jī)翼流動(dòng)性能的影響,突節(jié)個(gè)數(shù)的變化對(duì)仿生機(jī)翼流動(dòng)特性的影響相對(duì)較小。根據(jù)特定攻角下機(jī)翼表面流線的分布規(guī)律、機(jī)翼表面壓強(qiáng)分布情況以及機(jī)翼特定截面處速度云圖可知,前緣突節(jié)的存在能改變機(jī)翼表面的流動(dòng)的分布規(guī)律,使得在大攻角下機(jī)翼表面依然具大量的附著流動(dòng)。而突節(jié)波峰處良好的流動(dòng)特性是仿生機(jī)翼在大攻角下依然具有較大升力系數(shù)的主要原因。根據(jù)駝背鯨鰭前緣突節(jié)的特殊構(gòu)造,提出非正弦曲線前緣突節(jié)問題,建立不同前緣曲線類型的仿生機(jī)翼模型,分析發(fā)現(xiàn),前緣突節(jié)的曲線類型同樣是影響仿生機(jī)翼流動(dòng)特性主要因素,其中標(biāo)準(zhǔn)正弦曲線前緣機(jī)翼在各個(gè)攻角下的流動(dòng)特性最優(yōu)。
【學(xué)位授予單位】：沈陽航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V211.41
【圖文】：

圖 1.1 鷹眼導(dǎo)彈 圖 1.2 撲翼飛行器當(dāng)飛機(jī)飛行攻角過大時(shí)，很容易出現(xiàn)突然失速現(xiàn)象，造成嚴(yán)重的后果。提高飛攻角，一直是航空界想克服的一道難題。為了增加飛機(jī)飛行時(shí)特別是在起飛和中的總體升力，傳統(tǒng)的方式是采用增加前后緣襟翼等一系類鉸鏈機(jī)構(gòu)改變翼型法，但是隨著航空事業(yè)的發(fā)展，采用了仿生學(xué)原理來改變翼型形狀的方式越來所研究和利用，以達(dá)到增加機(jī)翼升力的目的。Peery 等[5]在上世紀(jì) 90 年代就仿水中游動(dòng)時(shí)變化不同的身體姿態(tài)來對(duì)應(yīng)不同的來流情況，提出自適應(yīng)柔性變形念來提高飛機(jī)的氣動(dòng)性能。Kota 等[6,7]提出一種以機(jī)械方式驅(qū)動(dòng)為主，采用柔性

圖 1.1 鷹眼導(dǎo)彈 圖 1.2 撲翼飛行器當(dāng)飛機(jī)飛行攻角過大時(shí)，很容易出現(xiàn)突然失速現(xiàn)象，造成嚴(yán)重的后果。提高飛攻角，一直是航空界想克服的一道難題。為了增加飛機(jī)飛行時(shí)特別是在起飛和中的總體升力，傳統(tǒng)的方式是采用增加前后緣襟翼等一系類鉸鏈機(jī)構(gòu)改變翼型法，但是隨著航空事業(yè)的發(fā)展，采用了仿生學(xué)原理來改變翼型形狀的方式越來所研究和利用，以達(dá)到增加機(jī)翼升力的目的。Peery 等[5]在上世紀(jì) 90 年代就仿水中游動(dòng)時(shí)變化不同的身體姿態(tài)來對(duì)應(yīng)不同的來流情況，提出自適應(yīng)柔性變形念來提高飛機(jī)的氣動(dòng)性能。Kota 等[6,7]提出一種以機(jī)械方式驅(qū)動(dòng)為主，采用柔性

圖 1.1 鷹眼導(dǎo)彈 圖 1.2 撲翼飛行器行攻角過大時(shí)，很容易出現(xiàn)突然失速現(xiàn)象，造成嚴(yán)重的后果。提直是航空界想克服的一道難題。為了增加飛機(jī)飛行時(shí)特別是在起升力，傳統(tǒng)的方式是采用增加前后緣襟翼等一系類鉸鏈機(jī)構(gòu)改變隨著航空事業(yè)的發(fā)展，采用了仿生學(xué)原理來改變翼型形狀的方式利用，以達(dá)到增加機(jī)翼升力的目的。Peery 等[5]在上世紀(jì) 90 年代時(shí)變化不同的身體姿態(tài)來對(duì)應(yīng)不同的來流情況，提出自適應(yīng)柔性飛機(jī)的氣動(dòng)性能。Kota 等[6,7]提出一種以機(jī)械方式驅(qū)動(dòng)為主，采來實(shí)現(xiàn)機(jī)翼的可操作性的變形，但是由于其過于繁瑣的機(jī)械操作加，并未達(dá)到很好的柔性變形效果。Bowman 等[8,9]提出了一種可如圖 1.3 所示，它類似于鳥類在飛行過程中根據(jù)來流情況來控制適應(yīng)不同環(huán)境下的飛行情況。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2799601