在飛機(jī)起降過程中,起落架噪聲作為主要的機(jī)體噪聲,越來越受到廣泛的關(guān)注。串列雙圓柱繞流是飛機(jī)起落架的簡化模型,能夠體現(xiàn)起落架復(fù)雜流動現(xiàn)象以及氣動噪聲的主要特征。本文采用基于SST湍流模型的自適應(yīng)尺度模擬方法（SST-SAS）,結(jié)合FW-H（Ffowcs Williams-Hawkings）方程的數(shù)值計(jì)算方法研究了來流雷諾數(shù)為1.66×105且兩圓柱圓心之間的距離與圓柱直徑之比為3.7的串列雙圓柱繞流的流動特征和聲場特性。將結(jié)果與已有文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)作了詳細(xì)地比較,二者吻合很好,平均誤差在5%以內(nèi)。驗(yàn)證了本文氣動聲學(xué)數(shù)值計(jì)算方法對高雷諾數(shù)下大分離流動模擬的可靠性和有效性。 

【文章來源】：應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào). 2020,37(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

BART和QFF風(fēng)洞中的串列雙圓柱實(shí)驗(yàn)裝置Fig.2TandemcylinderarrangementintheBARTandQFF(b)QFF[3]

cofcomputationdomaintandemcylinderconfigure為了考察計(jì)算結(jié)果對網(wǎng)格的依賴性，選取三組稀疏程度不同的網(wǎng)格進(jìn)行非定常氣動力的計(jì)算，具體計(jì)算結(jié)果如表1所示。表中：CL和CD分別為升力系數(shù)和阻力系數(shù)；網(wǎng)格1為稀網(wǎng)格，網(wǎng)格總數(shù)為1216780；網(wǎng)格2為中等密度網(wǎng)格，網(wǎng)格總數(shù)為3538460；網(wǎng)格3為密網(wǎng)格，網(wǎng)格總數(shù)為7306240。三種網(wǎng)格的計(jì)算結(jié)果幾乎一致，且與其他學(xué)者的計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。其中中等密度的網(wǎng)格計(jì)算結(jié)果可靠，因此本文采用中等密度的網(wǎng)格開展后續(xù)的計(jì)算。圖4zOy平面上圓柱附近局部區(qū)域的計(jì)算網(wǎng)格Fig.4ComputationalgridnearthecylindersonxOyplane表1圓柱氣動力特性Tab.1Aerodynamicresultsforcylinders阻力系數(shù)(dragcoefficient)CD升力系數(shù)(liftcoefficient)CL上游圓柱(upstreamcylinder)下游圓柱(downstreamcylinder)上游圓柱(upstreamcylinder)下游圓柱(downstreamcylinder)平均值(mean)均方根值(RMS)平均值(mean)均方根值(RMS)平均值(mean)均方根值(RMS)平均值(mean)均方根值(RMS)網(wǎng)格1(grid1)0.550.0220.450.061-0.025740.1051-0.012150.5283網(wǎng)格2(grid2)0.550.01210.430.046-0.019620.086-0.009520.5924網(wǎng)格3(grid3)0.560.01880.430.065-0.015740.0812-0.010690.5883數(shù)值[15](numericalcode)0.480.0180.420.0760.0780.612試驗(yàn)[2](experiment)0.59~0.630.29~0.313.3求解過程本文的計(jì)算分為定常流嘗非定常流嘗遠(yuǎn)場噪聲計(jì)算三部分。流場計(jì)算采用開源CFD軟件OpenFOAM。首先基于SST湍流模型進(jìn)行定常RANS計(jì)算，

上的平均流常圖6和圖7比較了本文數(shù)值計(jì)算結(jié)果與已有風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)所測得的壓力系數(shù)平均值和均方根值。圖中θ為方位角，以上游圓柱的駐點(diǎn)為起點(diǎn)。由圖6可知：雙圓柱數(shù)值計(jì)算的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測試的結(jié)果所得到的分離點(diǎn)相差在3°以內(nèi)；整體上，上游圓柱壓力系數(shù)平均值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合得很好，在圓柱表面大部分位置點(diǎn)的誤差都在5%以內(nèi)，在分離點(diǎn)附近壓力均值的誤差約為10%；而下游圓柱背風(fēng)面壓力系數(shù)恢復(fù)情況與實(shí)驗(yàn)值存在一定的差異，誤差約為15%。圖6(a)上游圓柱(upstreamcylinder)圖6(b)下游圓柱(downstreamcylinder)圖6上下游圓柱表面壓力系數(shù)的平均值Fig.6Time-averagedpressurecoefficientonthesurfaceoftandemcylinders由圖7可以看出，計(jì)算所得到的雙圓柱壓力系數(shù)的均方根值均大于實(shí)驗(yàn)值。這主要是因?yàn)閳A柱迎風(fēng)面存在一定的順壓區(qū)，在這個很薄的區(qū)域里主要以層流流動為主，而本文所采用的SAS方法是一種完全湍流的模擬方法，所以會導(dǎo)致壁面邊界層內(nèi)壓力脈動的過高估計(jì)。除此之外，數(shù)值計(jì)算中的周期性邊界條件使得在圓柱的整個展向上產(chǎn)生了比較強(qiáng)的均一性而使得該處的脈動變得更為強(qiáng)烈[16]。由于上流圓柱流動較為簡單，其尾流屬于典型的卡門渦街，因此其壁面壓力脈動的平均特性與實(shí)驗(yàn)結(jié)果曲線的趨勢基本一致，曲線峰值所對應(yīng)的分離點(diǎn)也較為接近，約為80°和280°。由圖7(b)可以看出，下游圓柱壓力脈動要強(qiáng)于上圓柱，且曲線整體趨勢和實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定偏差。這主要是由于上游圓柱尾流對下游圓柱有強(qiáng)烈的非定常作用，增加了壁面脈動壓力，使流動更為復(fù)雜。曲線的最大峰值所對應(yīng)的角度為下游圓柱上下兩個面的流動分離點(diǎn)，計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值較為一致，約為

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高雷諾數(shù)下并列雙圓柱繞流的DES法三維數(shù)值模擬[J]. 李燕玲,蘇中地,李雪健.  水動力學(xué)研究與進(jìn)展A輯. 2014(04)
[2]低雷諾數(shù)下串聯(lián)雙圓柱渦激振動機(jī)理的數(shù)值研究[J]. 郭曉玲,唐國強(qiáng),劉名名,呂林,滕斌.  振動與沖擊. 2014(04)
[3]雙圓柱繞流的大渦模擬[J]. 賈曉荷,劉樺.  水動力學(xué)研究與進(jìn)展A輯. 2008(06)
[4]串列雙圓柱繞流問題的數(shù)值模擬[J]. 劉松,符松.  計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào). 2000(03)



本文編號：3572125