針對混合飛艇體積巨大同時氣動外形復雜使得現(xiàn)有條件的風洞試驗很難精確測量其氣動性能的問題,開展了適用于混合飛艇氣動性能分析的計算流體力學（CFD）的數(shù)值分析方法研究�？紤]混合飛艇低速大雷諾數(shù)的特點,將變分多尺度方法 （VMS）與動態(tài)Smagorinsky大渦模擬（LES）模型相結合,提出了組合的VMSLES湍流模型。將基于RANS方法和LES方法的其他三種湍流模型相對比,利用雷諾數(shù)相近、實驗數(shù)據(jù)豐富的6:1長橢球飛艇對不同的湍流模型進行了對比驗證。結果顯示LES方法預測結果與實驗結果吻合較好,優(yōu)于RANS方法,并能顯示更多流動細節(jié),而組合的VMS-LES模型能夠更精確地捕獲實驗研究中觀察到的二次渦。利用組合的VMS-LES模型對有翼HAV與多囊瓣HAV進行了氣動性能分析,并研究了不同部件對飛艇氣動特性的影響。結果表明,由于尾翼表面產(chǎn)生的一次渦與二次渦相互作用,尾翼在增加氣動升力的同時也增加了阻力。 

【文章來源】：無人系統(tǒng)技術. 2020,3(01)

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

0 攻角升力系數(shù)曲線

混合飛艇（Hybrid Air Vehicle,HAV）是一種集輕于空氣（LTA）與重于空氣（HTA）的飛行器于一體的特殊飛行器[1]，如圖1所示。HAV最突出的優(yōu)勢在于它同時兼顧機動性和載重性于一身[2]，在貨物運輸領域有著巨大的應用前景[3-4]。HAV設計的關鍵在于協(xié)調靜浮力與氣動升力之間的關系[5]，因此高升阻比氣動外形設計至關重要。然而，HAV氣動性能研究尚存在一系列難題。作為一種數(shù)百米尺寸的大型飛行器，HAV的雷諾數(shù)可達到107～108，但與其他常規(guī)飛行器相比，速度卻低很多。由于雷諾數(shù)的升高，HAV邊界層由層流變?yōu)橥牧鱗6-7]，因此現(xiàn)有條件下的風洞試驗很難精確模擬和測量其氣動性能。但利用計算流體力學（Computational Fluid Dynamics,CFD）的數(shù)值方法相對更精確[8]，其精確性取決于所選取的仿真模型的適用性。將HTA與LTA飛行器結合的概念可追溯到1960年[9]。早期關于HAV的研究主要集中于探索設計的可行性，直到SkyCat于2000年首飛[10-12]。近年來，越來越多關于HAV的問題被研究。Donaldson A等[13]推出了可用于混合升力飛行器參數(shù)化設計的程序。Agte J等[14]總結了HAV概念設計的前期工作。Tensys設計小組開發(fā)了有限元分析工具對HAV進行建模[15]。Carichner G E等[16]參考傳統(tǒng)飛艇的設計方法對HAV進行了詳細的性能和設計分析。此外，中國和法國也進行了關于新型載重飛艇的聯(lián)合設計研發(fā)。

本文研究的有翼HAV及多囊瓣HAV均基于概念設計參數(shù)。通過對比分析研究了雷諾數(shù)106～107條件下HAV周圍氣流的三維流動。兩種HAV的幾何模型及其參數(shù)如圖2所示。為了進行比較，兩種飛艇中部構型基本相同。將多囊瓣HAV兩側囊瓣替換為艇翼即為有翼HAV。2.3 網(wǎng)格生成

【參考文獻】：
期刊論文
[1]飛艇大攻角繞流氣動特性模擬及湍流模型與參數(shù)影響研究[J]. 吳小翠,王一偉,黃晨光,杜特專,于嫻嫻,廖麗涓.  工程力學. 2014(08)



本文編號：3315104