針對(duì)常用的NACA23012翼型,運(yùn)用專業(yè)的流體力學(xué)仿真軟件,在其他環(huán)境因素相同的條件下,選擇100m/s～500m/s的相對(duì)速度范圍設(shè)置速度梯度,進(jìn)行二維流場(chǎng)數(shù)值模擬仿真計(jì)算。結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)相對(duì)速度低于音速時(shí),機(jī)翼上下表面的壓力分布過(guò)渡均勻;當(dāng)速度高于音速時(shí),在壓力、速度和溫度云圖上發(fā)現(xiàn)有幾道傾斜的激波線;當(dāng)跨越激波線時(shí),壓力驟降,溫度驟升,這導(dǎo)致機(jī)翼的壓差阻力驟然上升,飛機(jī)需要更大的推動(dòng)力去克服。另外,在超音速狀態(tài)下,當(dāng)相對(duì)速度繼續(xù)增大時(shí),激波的夾角會(huì)減小。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)高新科技. 2019,(05)

【文章頁(yè)數(shù)】：3 頁(yè)

【部分圖文】：

機(jī)翼附近氣流域的網(wǎng)格圖

流較穩(wěn)定，機(jī)翼上下部壓力差較大，氣流的速度相差較大。當(dāng)飛機(jī)以跨音速飛行時(shí)（如300m/s，400m/s），機(jī)翼附近的氣流變得紊亂，機(jī)翼的上下部開(kāi)始出現(xiàn)斜激波。當(dāng)飛機(jī)以超音速飛行時(shí)（如500m/s），機(jī)翼上下部形成錐形激波，空氣壓力沿激波前鋒急劇升高激波前鋒之后的壓力急劇下降，到機(jī)翼后端壓力達(dá)到負(fù)壓，在機(jī)翼后壓力急劇恢復(fù)到常壓，隨速度增加，激波呈越來(lái)越尖銳的錐形，速度增加，錐形的“后掠角”也增加，激波的影響范圍變大。為更直觀地看出阻力和升力隨著入口邊界速度的變化情況，整理計(jì)算并繪制如圖3所示的折線圖。從圖3中可以看出，此機(jī)翼在相對(duì)速度越大時(shí)，所受阻力越大，在跨音速與超音速時(shí)，阻力劇增。在圖3不同入口邊界速度條件下機(jī)翼所受阻力與升力

研究前沿Researchfrontiers中國(guó)高新科技2019年第41期·29·圖2不同速度入口邊界條件下的壓力、速度云圖件，其良好的網(wǎng)格劃分能力可以滿足結(jié)構(gòu)后續(xù)強(qiáng)大的計(jì)算要求。整個(gè)計(jì)算域采用C型網(wǎng)格，并對(duì)機(jī)翼表面的部位進(jìn)行局部的網(wǎng)絡(luò)加密。為了接下來(lái)的模擬仿真計(jì)算，可以刪除計(jì)算域中固體域部分的網(wǎng)格，僅對(duì)流體域進(jìn)行分析與探究，如圖1所示。1.2模擬仿真計(jì)算本文選擇使用AnsysFluent軟件對(duì)上述機(jī)翼附近的計(jì)算域進(jìn)行模擬仿真計(jì)算分析，其不僅擁有模擬流動(dòng)、湍流、反應(yīng)和熱傳遞等廣泛物理現(xiàn)象的能力，而且在處理具有復(fù)雜外形的流體流動(dòng)以及熱傳導(dǎo)上具有很強(qiáng)的靈活性和準(zhǔn)確性。流體域在數(shù)值計(jì)算時(shí)依循的控制方程如式（1）~（3）所示。（1）質(zhì)量守恒方程：（1）（2）動(dòng)量守恒方程：（2）（3）能量守恒方程：（3）式中，ρ為氣體的密度、u為氣體的速度矢量、p為氣體壓強(qiáng)、μ為氣體動(dòng)力粘度、E為氣體的內(nèi)能、k為有效傳熱系數(shù)、T為溫度。鑒于以上控制方程，在Fluent求解中，氣體采用理想狀態(tài)設(shè)置，實(shí)驗(yàn)方法使用控制變量法，將結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格圖導(dǎo)入Fluent軟件后，按照一定梯度的入口邊界速度條件，探究壓力、風(fēng)速等對(duì)機(jī)翼的影響，本文根據(jù)機(jī)翼設(shè)定了入口邊界速度為100m/s、200m/s、300m/s、400m/s、500m/s的5種情況，分別對(duì)這5種情況進(jìn)行Fluent數(shù)值模擬仿真分析，得到了5組壓力、速度、速度矢量圖，如圖2所示。比較兩列圖可以知道，當(dāng)飛機(jī)的相對(duì)速度較�。ㄈ�100m/s，200m/s），即以亞音速飛行時(shí)，機(jī)翼附近的氣流較穩(wěn)定，機(jī)翼上下部壓力差較大，氣流的速度相差較大。當(dāng)飛機(jī)以跨音速飛行時(shí)（如300m/s，400m/s），機(jī)翼附近的氣流變得紊亂，機(jī)翼的上下部開(kāi)始出現(xiàn)斜激波。當(dāng)飛機(jī)以超音速飛行時(shí)（如500m/s）

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3070210