本文關(guān)鍵詞：微型飛行器新式局部翼面運動翼型氣動特性研究

  更多相關(guān)文章： 微型飛行器 低雷諾數(shù) 馬格努斯效應 層流分離 升阻比

【摘要】：微型飛行器技術(shù)近年來一直是航空領(lǐng)域的研究熱點,低雷諾數(shù)下微型飛行器面臨的空氣動力學問題是制約其發(fā)展的主要挑戰(zhàn)。微型飛行器尺寸小,速度低,低雷諾數(shù)下粘性效應凸顯,導致黏性力不可忽視,使得翼型升阻比急劇下降；同時,翼面局部會出現(xiàn)逆壓梯度過大,導致出現(xiàn)層流分離現(xiàn)象。本文突破了經(jīng)典馬格努斯效應圓形剖面結(jié)構(gòu)的限制條件,采用了非圓剖面結(jié)構(gòu)型式以獲得廣義的馬格努斯力。運用流函數(shù)、位函數(shù)疊加法求解了馬格努斯力的解析式,基于廣義的馬格努斯效應提出了具有局部運動翼面的新式翼型；通過ANSYS ICEM CFD軟件將局部翼面運動翼型結(jié)構(gòu)網(wǎng)格化；運用FLUENT軟件對局部翼面運動翼型進行了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)和動力參數(shù)組合條件下的CFD數(shù)值計算；通過3D打印技術(shù)制作了局部翼面運動翼型的實驗模型,搭建了氣動特性測試的實驗平臺,對局部翼面運動翼型氣動特性進行了實驗研究。CFD數(shù)值計算結(jié)果和實驗結(jié)果表明：局部運動翼面的新式翼型,與通常常規(guī)翼型相比,在同樣的來流速度下,可獲得更高的升阻比,并且能一定程度上減緩或者阻止翼面層流分離現(xiàn)象的發(fā)生,改善翼型低雷諾數(shù)下的氣動特性。本文研究成果對于解決微型飛行器低雷諾數(shù)下升阻比低下、翼面發(fā)生層流分離氣動特性不佳問題具有重要的應用價值。
【關(guān)鍵詞】：微型飛行器 低雷諾數(shù) 馬格努斯效應 層流分離 升阻比
【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V211.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 研究背景和課題來源9
• 1.2 研究意義和研究目的9-10
• 1.3 研究現(xiàn)狀和文獻綜述10-15
• 1.3.1 國內(nèi)外微型飛行器的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3.2 微型飛行器的的關(guān)鍵技術(shù)及挑戰(zhàn)12-13
• 1.3.3 低雷諾數(shù)下微型飛行器空氣動力學問題13-15
• 1.4 本文主要工作15-17
• 第2章 馬格努斯力的理論計算和新式局部翼面運動翼型設計17-38
• 2.1 馬格努斯效應簡介17-19
• 2.2 二維條件下馬格努斯力的理論計算19-30
• 2.2.1 基本位流流場位函數(shù)和流函數(shù)的MATLAB仿真19-23
• 2.2.2 無環(huán)量圓柱繞流的馬格努斯力計算23-26
• 2.2.3 旋轉(zhuǎn)圓柱繞流的馬格努斯力計算26-30
• 2.3 基于馬格努斯效應的新式局部翼面運動翼型設計30-37
• 2.3.1 二維翼型的定型流動獲得速度環(huán)量常規(guī)方法30-33
• 2.3.2 新式局部翼面運動翼型設計33-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第3章 新式局部翼面運動翼型氣動特性計算機仿真分析38-63
• 3.1 計算流體力學(CFD)基礎概念38-40
• 3.1.1 計算流體力學發(fā)展和現(xiàn)狀38-39
• 3.1.2 CFD數(shù)值仿真計算一般步驟39
• 3.1.3 本章所用軟件簡介39-40
• 3.2 ICEM CFD劃分網(wǎng)格40-45
• 3.2.1 創(chuàng)建局部翼面運動翼型的幾何模型40-41
• 3.2.2 劃分計算域41-43
• 3.2.3 創(chuàng)建邊界層加密非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格43-45
• 3.3 FLUENT數(shù)值計算涉及的幾個概念解釋45-47
• 3.3.1 本文算例涉及到的邊界條件45-46
• 3.3.2 湍流模型的選擇原則46
• 3.3.3 邊界湍流設置用到的物理量46-47
• 3.4 關(guān)于局部翼面運動翼型對升阻比影響的仿真及結(jié)果分析47-57
• 3.4.1 物理問題描述47-48
• 3.4.2 K-ε湍流模型的選擇及邊界湍流設置48-49
• 3.4.3 仿真算例組的參數(shù)設置49-50
• 3.4.4 數(shù)值計算結(jié)果及分析50-57
• 3.5 關(guān)于局部翼面運動翼型對層流分離影響的仿真及結(jié)果分析57-61
• 3.5.1 TRANSITION K-KL-OMEGA(3 EQN)湍流模型及邊界湍流設置58
• 3.5.2 仿真算例的參數(shù)設置58-59
• 3.5.3 數(shù)值計算結(jié)果及分析59-61
• 3.6 本章小結(jié)61-63
• 第4章 局部翼面運動翼型氣動特性測試實驗設計與實施63-75
• 4.1 氣動特性測試實驗平臺搭建63-71
• 4.1.1 實驗平臺的基本組成63
• 4.1.2 局部翼面運動翼型模型設計63-64
• 4.1.3 來流風速測量系統(tǒng)64-66
• 4.1.4 電機轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)66-67
• 4.1.5 升力和阻力測量系統(tǒng)67-70
• 4.1.6 實驗平臺的電源系統(tǒng)70-71
• 4.2 實驗實施的基本步驟71
• 4.3 實驗結(jié)果與分析71-74
• 4.4 本章小結(jié)74-75
• 第5章 結(jié)論與展望75-77
• 5.1 研究結(jié)論75-76
• 5.2 研究展望76-77
• 參考文獻77-81
• 致謝81

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