在三角翼旋渦繞流數值模擬中,標準Wilcox k-ω湍流模型生成項未考慮旋度的影響而導致預測的旋渦強度較弱。通過引入探測因子區(qū)分剪切層和渦核,在旋渦流動的高旋度區(qū)域增加ω方程生成項的方法,基于結構化網格上的RANS求解器,加入了P_ω增強型k-ω湍流模型,對繞尖前緣三角翼亞聲速和跨聲速旋渦流場進行了數值模擬。計算結果與NASA的NTF風洞和DLR的DNW-TWG風洞試驗數據進行了對比分析,結果表明:不論在亞聲速還是跨聲速自由來流條件下,P_ω增強型k-ω湍流模型計算的壓力分布、渦破裂位置均與試驗數據吻合良好,準確地預測出了三角翼上翼面的主渦、二次渦結構,特別是跨聲速條件下激波干擾導致的渦破裂的臨界迎角及渦破裂位置,表明Pω增強型k-ω湍流模型在繞三角翼旋渦流動數值模擬中具有良好的適用性。 

【文章來源】：空氣動力學學報. 2016,34(04)北大核心CSCD

【文章頁數】：8 頁

【部分圖文】：

圖１６５°后掠三角翼模型［１２］Ｆｉｇ．１Ｇｅｏｍｅｔｒｙｏｆｔｈｅ６５°ｓｗｅｐｔｌｅａｄｉｎｇｅｄｇｅｄｅｌｔａｗｉｎｇ

表１計算狀態(tài)對比Ｔａｂｌｅ１ＣＦＤｃａｓｅｓｃｈｏｓｅｎｆｏｒｓｕｍｍａｒｙｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ計算狀態(tài)Ｍａ∞Ｒｅ∞（×１０６）α（°）１２亞聲速０．４０．４６６１８．５２３．０３４５６跨聲速０．８５０．８５０．８５０．８０６６６３１８．５２３．０２４．６２６．０３．１網格影響分析本文網格采用了Ｈ－Ｏ型網格拓撲。為了分析網格影響，相對粗網格，對三角翼前、后緣，支架頂點和物面法向區(qū)域網格進行加密處理。圖２為密網格的拓撲結構、物面網格和空間網格切片，部分網格分布參數見表２。圖２三角翼拓撲結構及計算網格示意圖（ｆｉｎｅｇｒｉｄ）Ｆｉｇ．２Ｍｅｓｈａｎｄｇｒｉｄｔｏｐｏｌｏｇｙａｒｏｕｎｄｔｈｅｄｅｌｔａｗｉｎｇ表２計算網格量對比Ｔａｂｌｅ２Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｇｒｉｄｓｉｚｅ網格類型網格量（×１０６）壁面距離ｙ＋三角翼上網格分布展向流向法向ｃｏａｒｓｅ≈７．０１．０×１０－５ｃｒ２．１１２９１６５１２９ｆｉｎｅ≈１３．９０．５×１０－５ｃｒ１．０２１９２２９１６１４６３第４期張冬云等：Ｐω增強型ｋ－ω湍流模型在三角翼旋渦流動的應用

進行網格影響分析選用的計算狀態(tài)為：Ｍａ∞＝０．８５，α＝２３．０°，Ｒｅ∞＝６×１０６。在文獻［１２］中，ＮＡＳＡＮＴＦ風洞試驗數據顯示三角翼上翼面并未發(fā)生主渦破裂現象，該迎角與發(fā)生渦破裂的臨界迎角接近，而文獻［１２］的ＣＦＤ方法預測出了渦破裂現象。圖３為選用Ｐω增強型ｋ－ω湍流模型，粗、密網格的ＣＦＤ計算結果對比，表明粗、密網格均預測出了三角翼上翼面的主渦峰值和二次渦峰值，前三個站位處，密網格預測的主渦和二次渦峰值均高于粗網格，更接近于試驗數據。ｘ／ｃｒ＝０．８站位處，粗網格預測的主渦峰值及站位與試驗結果吻合良好，但沿展向外側壓力分布均低于試驗數據，二次渦峰值不明顯；密網格預測的主渦和二次渦峰值均高于試驗數據。ｘ／ｃｒ＝０．９５站位處，粗網格預測的主渦峰值與試驗數據吻合較好，但主渦形態(tài)較為平滑，密網格預測的主渦峰值偏高，但主渦形態(tài)與試驗數據接近（即沿展向方向，在主渦外側的壓力系數曲線更為陡峭）。上述對比表明，兩套網格均較為準確地預測出了主渦和二次渦結構，網格密度達到研究要求。為了更為準確地預測繞三角翼旋渦流動中的分離渦、剪切層、激波與渦的干擾現象等，本文后續(xù)的研究均采用密網格。（ａ）ｘ／ｃｒ＝０．２（ｂ）ｘ／ｃｒ＝０．４（ｃ）ｘ／ｃｒ＝０．６（ｄ）ｘ／ｃｒ＝０．８（ｅ）ｘ／ｃｒ＝０．９５（ｆ）ｓｐａｎｗｉｓｅｓｔａｔｉｏｎｓ圖３不同網格密度在不同展向站位物面壓力系數曲線對比Ｆｉｇ．３Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｓｕｒｆａｃｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕ

【參考文獻】：
期刊論文
[1]繞跨聲速三角翼的激波/渦干擾流場數值模擬[J]. 李喜樂,楊永,張強,夏貞鋒.  航空學報. 2013(04)
[2]高階精度格式WCNS在三角翼大攻角模擬中的應用研究[J]. 王光學,鄧小剛,劉化勇,王運濤.  空氣動力學學報. 2012(01)



本文編號：3380325