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题目:边界脉动能量输入对典型湍流流场影响的数值模拟研究

关键词:流动控制;减阻;数值模拟;湍流

  摘要

减阻对于提高飞行器的气动性能具有重要意义。流动控制技术作为空气动力学的一个分支,是实现飞行器减阻的一种有效手段。近些年发展起来的微吹技术(Micro-Blowing Technique,MBT)是一种新型的主动流动控制技术,具有广泛的应用前景。目前针对微吹技术的研究还不充分,在实验和数值模拟方面都进展有限。本文使用数值模拟计算的研究方法,以翼型绕流的湍流流场作为研究对象,通过流场中边界脉动能量的输入来对MBT控制技术作模拟,计算并分析这种能量输入下流场所受的影响,分析翼型气动力尤其是所受阻力的变化,总结流动控制的规律。本文具体的研究工作包括以下几个方面:(1)采用以k-ω/SST双方程作湍流封闭的RANS模型,作为翼型绕流的计算模型,研究和发展了适用于本论文课题的数值方法,设计了相应的数值计算流程; (2)选用NACA 0012翼型,通过对翼型边缘区域输入脉动能量的边界条件控制,数值模拟了流场流动所受到的影响,包括流场中速度、压强、温度等分布的变化以及气动力的变化。计算结果显示:适量能量的输入能够减小翼型所受的阻力,同时流场中的速度、压强、温度等的分布也随能量输入而发生有一定规律的变化。(3)分析了不同控制条件下的减阻效果,包括压差阻力和表面摩擦阻力的变化,研究阻力发生变化的原因,总结了该流动控制下的减阻规律;并初步研究了这种控制方式的减阻机理。