為了更好地控制和規(guī)避飛機尾渦對航空安全和空管運行效率的不利影響,同時為縮小尾流間隔提供理論依據(jù),需要對尾渦的運動與消散機理開展研究。首先分別采用雷諾平均方法和大渦模擬方法,對近地階段的尾渦強度消散與運動規(guī)律進(jìn)行數(shù)值模擬,分析尾渦運動軌跡、速度、環(huán)量等參數(shù)的變化規(guī)律。實驗結(jié)果表明,在接近地表的過程中,尾渦強度會持續(xù)衰減,左右渦間距逐漸增大,兩渦間相互的誘導(dǎo)效應(yīng)逐步減弱。同時地表附面層會分離出二次渦系,導(dǎo)致尾渦向上反彈。此外,與雷諾平均方法相比,采用大渦模擬方法模擬的結(jié)果精度更高,效果更符合工程實際。然后采用大渦模擬方法對側(cè)風(fēng)大小為2m/s和5m/s時的近地尾渦運動消散規(guī)律開展數(shù)值仿真計算。結(jié)果表明尾渦的高度大小對側(cè)風(fēng)剖面非常敏感。另外側(cè)風(fēng)湍流的剪切、誘導(dǎo)效應(yīng)導(dǎo)致尾渦上下急劇跳動,從而誘導(dǎo)上風(fēng)渦扭曲變形、速度場重構(gòu),加速尾渦的破裂消散。最后在數(shù)值模擬實驗中,通過在機場跑道端布置干擾豎板,對尾渦實施主動人工干預(yù),以加快尾渦的近地消散。結(jié)果表明,干擾板能有效削弱尾渦的湍流動能,破壞尾渦結(jié)構(gòu),誘導(dǎo)主渦分離出二次渦系,觸發(fā)渦系產(chǎn)生Rayleigh-Ludwieg相交不穩(wěn)定性。此外,通過適度增加干擾... 

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 飛機尾流的形成及危害
    1.2 尾流研究的必要性
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 尾渦的研究方法
        1.3.2 尾流的人工干預(yù)方法研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)
第二章 飛機尾渦流場數(shù)值模擬的理論基礎(chǔ)
    2.1 尾渦數(shù)值模擬方法分類及簡介
    2.2 雷諾平均法理論簡介
        2.2.1 雷諾平均法湍流理論原理
        2.2.2 雷諾應(yīng)力平均法的兩方程Realizablek-ε渦粘模型
    2.3 大渦模擬方法理論簡介
        2.3.1 大渦模擬方法的控制方程
        2.3.2 大渦模擬的亞格子模型
    2.4 計算流體力學(xué)分析問題過程
    2.5 典型的數(shù)值模擬網(wǎng)格類型簡介
    2.6 本章小結(jié)
第三章 近地階段飛機尾渦流場消散機理研究
    3.1 實驗前處理
        3.1.1 計算域生成與網(wǎng)格劃分
        3.1.2 計算條件設(shè)置
        3.1.3 數(shù)值計算硬件平臺的選取
    3.2 基于RANS方法的近地尾渦數(shù)值模擬實驗結(jié)果分析
        3.2.1 尾渦的渦量等值線分布圖分析
        3.2.2 尾渦切向速度矢量分布圖分析
        3.2.3 渦核渦量演變分析
        3.2.4 渦核下沉運動分析
        3.2.5 渦核水平運動分析
        3.2.6 渦核間距變化
        3.2.7 渦核下沉速度分析
        3.2.8 渦核水平速度分析
    3.3 基于LES方法的近地尾渦數(shù)值模擬實驗結(jié)果分析
        3.3.1 尾渦的渦量等值線分布圖
        3.3.2 尾渦切向速度矢量分布圖演變分析
        3.3.3 渦核渦量演變分析
        3.3.4 渦核下沉運動分析
        3.3.5 渦核水平運動分析
        3.3.6 渦核間距的變化
        3.3.7 渦核下沉速度分析
        3.3.8 渦核水平速度分析
        3.3.9 渦核半徑切向速度分析
        3.3.10 主渦與二次渦渦核間距的演變
        3.3.11 渦核半徑變化分析
        3.3.12 尾渦環(huán)量衰減分析
    3.4 RANS方法與LES方法實驗結(jié)果的對比評估
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于LES方法的近地尾渦遭遇側(cè)風(fēng)消散機理研究
    4.1 實驗方案設(shè)計
        4.1.1 幾何建模與網(wǎng)格劃分
        4.1.2 計算條件設(shè)置
        4.1.3 側(cè)風(fēng)風(fēng)速數(shù)值的確定
    4.2 實驗結(jié)果分析
        4.2.1 尾渦渦量等值線分布圖的演變
        4.2.2 尾渦切向速度矢量云圖
        4.2.3 渦心區(qū)域切向速度等值面分布圖分析
        4.2.4 尾渦渦核下沉運動
        4.2.5 尾渦水平運動過程
        4.2.6 渦核下沉速度分析
        4.2.7 渦核水平速度分析
    4.3 本章小結(jié)
第五章 基于LES方法的近地尾渦人工干預(yù)機理研究
    5.1 實驗前處理
        5.1.1 幾何建模與網(wǎng)格劃分
        5.1.2 計算條件設(shè)置
        5.1.3 人工干擾板配置信息
        5.1.4 人工干擾板的超障評估
    5.2 人工干擾板作用下的尾渦演變實驗結(jié)果分析
        5.2.1 尾渦渦量等值線分布圖
        5.2.2 尾渦切向速度矢量圖分析
        5.2.3 渦核渦量衰減分析
        5.2.4 渦核下沉運動分析
        5.2.5 尾渦水平運動分析
        5.2.6 渦核間距變化曲線
        5.2.7 渦核下沉速度分析
        5.2.8 尾渦水平運動速度分析
        5.2.9 尾渦環(huán)量演變分析
    5.3 基于LES方法的人工干擾板和側(cè)風(fēng)共同影響下的尾渦演變分析
        5.3.1 尾渦云圖分析
        5.3.2 渦核間距變化分析
        5.3.3 渦核水平速度分析
        5.3.4 渦核下沉速度分析
        5.3.5 渦核水平運動分析
        5.3.6 渦核下沉運動分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 論文結(jié)論
    6.2 論文展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者簡介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]側(cè)風(fēng)影響下的飛機尾流強度消散與渦核運動[J]. 魏志強,李志遠(yuǎn),劉薇.  空軍工程大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(06)
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[3]彈性飛機尾渦遭遇動響應(yīng)分析方法[J]. 張紅波,馬翔,楊佑緒.  航空科學(xué)技術(shù). 2016(12)
[4]Large eddy simulation of aircraft wake vortex with self-adaptive grid method[J]. Mengda LIN,Guixiang CUI,Zhaoshun ZHANG.  Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2016(10)
[5]新概念機翼尾流特性實驗[J]. 朱睿,劉錦生,劉志榮,鮑鋒.  航空學(xué)報. 2017(04)
[6]飛機近場尾渦特性數(shù)值模擬研究[J]. 溫瑞英,王紅勇,劉薇,褚雙磊.  飛行力學(xué). 2016(01)
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[8]地面效應(yīng)作用下翼尖渦特性的PIV實驗研究[J]. 章曠,代欽.  空氣動力學(xué)學(xué)報. 2015(03)
[9]四渦系統(tǒng)構(gòu)建及其特性的實驗研究[J]. 鮑鋒,朱睿,劉志榮,何意.  航空學(xué)報. 2015(05)
[10]基于相交不穩(wěn)定性的尾流自消散機翼實驗研究[J]. 鮑鋒,楊錦文,劉錦生,江建華,王俊偉,何意.  力學(xué)學(xué)報. 2015(03)

碩士論文
[1]飛機尾流的數(shù)值模擬與影響因素計算分析[D]. 刁華智.中國民航大學(xué) 2016
[2]基于組合小翼及翼梢噴流的翼尖渦控制實驗研究[D]. 楊可.清華大學(xué) 2012



本文編號：3713369