基于N-S方程的大迎角分離流及翼型結(jié)冰數(shù)值模擬.pdf

1、飛行器在做大迎角機(jī)動(dòng)飛行時(shí),流動(dòng)會(huì)發(fā)生分離,而分離流的特性對(duì)飛行器的性能影響非常大.采用CFD的方法對(duì)這種流動(dòng)及氣動(dòng)特性進(jìn)行分析在飛行器設(shè)計(jì)中具有重要的意義.為了研究結(jié)冰對(duì)翼型氣動(dòng)性能的影響,該文采用CFD的方法對(duì)NACA0012翼型前緣的結(jié)冰進(jìn)行預(yù)測(cè).在對(duì)結(jié)冰進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí),結(jié)冰被當(dāng)成一個(gè)準(zhǔn)定常過程,即把冰看成是一層一層增長的,假定每一層內(nèi)冰增長時(shí)流場是定常的.其基本步驟一般分三步:①計(jì)算物體的繞流流場;②求解水滴軌跡方程以確定極限水

2、滴軌跡和收集系數(shù);③根據(jù)冰增長模型來確定新的結(jié)冰翼型形狀.當(dāng)結(jié)冰達(dá)到一定的厚度時(shí),根據(jù)新外形需要重新計(jì)算流場和水滴的運(yùn)動(dòng)軌跡,即以上三個(gè)步驟要迭代進(jìn)行,直到達(dá)到所需要的結(jié)冰時(shí)間為止.圍繞以上幾個(gè)方面,該文做了以下工作:1.通過求解二維可壓粘流時(shí)均N-S方程得到流場解.有機(jī)地結(jié)合法向外推方法和橢圓型偏微分方程方法生成了高質(zhì)量的二維粘性結(jié)構(gòu)網(wǎng)格.對(duì)基于中心有限體積法的二維Euler流場解算程序進(jìn)行了人工粘性和時(shí)間推進(jìn)格式等方面的改進(jìn),并添加

3、B-L模型,使之成為二維N-S流場解算程序.采用虛擬網(wǎng)格簡化了邊界條件處理,避免了重復(fù)而繁瑣的邊界條件引入,有效地提高了工作效率,降低了編程難度.最后將二維N-S流場解算程序拓展到三維.2.對(duì)ONERA M6機(jī)翼、細(xì)長旋成導(dǎo)彈體和大后掠三角翼的分離流進(jìn)行了模擬.檢驗(yàn)B-L模型對(duì)大迎角分離流動(dòng)的模擬能力,取得了較好的計(jì)算結(jié)果.3.根據(jù)牛頓第二定理,建立了水滴軌跡方程,將解N-S方程得到的流場解作為水滴軌跡方程的定解條件.采用經(jīng)典的四階龍格