在三角翼旋渦繞流數(shù)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(dǎo)致預(yù)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(jié)構(gòu)化網(wǎng)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(shù)值模擬。計算結(jié)果與NASA的NTF風洞和DLR的DNW-TWG風洞試驗數(shù)據(jù)進行了對比分析,結(jié)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(shù)據(jù)吻合良好,準確地預(yù)測出了三角翼上翼面的主渦、二次渦結(jié)構(gòu),特別是跨聲速條件下激波干擾導(dǎo)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(shù)值模擬中具有良好的適用性。 

【文章來源】：空氣動力學(xué)學(xué)報. 2016,34(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：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(wǎng)格影響分析本文網(wǎng)格采用了Ｈ－Ｏ型網(wǎng)格拓撲。為了分析網(wǎng)格影響，相對粗網(wǎng)格，對三角翼前、后緣，支架頂點和物面法向區(qū)域網(wǎng)格進行加密處理。圖２為密網(wǎng)格的拓撲結(jié)構(gòu)、物面網(wǎng)格和空間網(wǎng)格切片，部分網(wǎng)格分布參數(shù)見表２。圖２三角翼拓撲結(jié)構(gòu)及計算網(wǎng)格示意圖（ｆｉｎｅｇｒｉｄ）Ｆｉｇ．２Ｍｅｓｈａｎｄｇｒｉｄｔｏｐｏｌｏｇｙａｒｏｕｎｄｔｈｅｄｅｌｔａｗｉｎｇ表２計算網(wǎng)格量對比Ｔａｂｌｅ２Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｇｒｉｄｓｉｚｅ網(wǎng)格類型網(wǎng)格量（×１０６）壁面距離ｙ＋三角翼上網(wǎng)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(yīng)用

進行網(wǎng)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(shù)據(jù)顯示三角翼上翼面并未發(fā)生主渦破裂現(xiàn)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(yù)測出了渦破裂現(xiàn)象。圖３為選用Ｐω增強型ｋ－ω湍流模型，粗、密網(wǎng)格的ＣＦＤ計算結(jié)果對比，表明粗、密網(wǎng)格均預(yù)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(wǎng)格預(yù)測的主渦和二次渦峰值均高于粗網(wǎng)格，更接近于試驗數(shù)據(jù)。ｘ／ｃｒ＝０．８站位處，粗網(wǎng)格預(yù)測的主渦峰值及站位與試驗結(jié)果吻合良好，但沿展向外側(cè)壓力分布均低于試驗數(shù)據(jù)，二次渦峰值不明顯；密網(wǎng)格預(yù)測的主渦和二次渦峰值均高于試驗數(shù)據(jù)。ｘ／ｃｒ＝０．９５站位處，粗網(wǎng)格預(yù)測的主渦峰值與試驗數(shù)據(jù)吻合較好，但主渦形態(tài)較為平滑，密網(wǎng)格預(yù)測的主渦峰值偏高，但主渦形態(tài)與試驗數(shù)據(jù)接近（即沿展向方向，在主渦外側(cè)的壓力系數(shù)曲線更為陡峭）。上述對比表明，兩套網(wǎng)格均較為準確地預(yù)測出了主渦和二次渦結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格密度達到研究要求。為了更為準確地預(yù)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(xiàn)象等，本文后續(xù)的研究均采用密網(wǎng)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(wǎng)格密度在不同展向站位物面壓力系數(shù)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(shù)值模擬[J]. 李喜樂,楊永,張強,夏貞鋒.  航空學(xué)報. 2013(04)
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本文編號：3380325