● 摘要
本文主要采用数值模拟的方法研究了高升力装置绕流的流动特性和发声机理。基于求解雷诺平均N-S方程，采用有限体积法的迎风格式进行空间离散，并使用隐式的近似因子分解的求解方法进行时间推进。整个论文的主要工作包括以下几个方面工作：1. 选用了经典的圆柱绕流算例对求解程序进行校核。分别计算了无粘、有粘两类情况下的二维圆柱绕流。有粘算例中，本文又分别计算了低雷诺数和高雷诺数两种情况的圆柱绕流问题。无粘情况时计算得到的数值模拟结果与精确解对比，有粘情况计算得到的数值模拟结果与实验结果对比，都符合很好。从而证明了程序和算法的正确性。2. 在上述工作的基础上，我们又针对不同攻角的NACA0012翼型的绕流问题进行了数值模拟。首先，计算模拟了1.25度攻角时的翼型绕流，得到的数值结果与实验结果对比，符合很好，说明了该数值方法可以准确计算模拟有激波存在的绕流问题。其次，本文又在攻角为60度时，选用不同的湍流模型对NACA0012翼型的绕流问题进行数值模拟。结果表明，随着攻角的增大，在翼型的上表面涡的脱落现象十分明显，同时对比了数值计算得到的表面压力系数与实验结果，符合很好，充分说明了该数值方法有计算模拟有分离流动的能力。3. 在此基础上，通过改变攻角和湍流模型，本文又对二维多段翼型进行了数值模拟。研究了随着攻角变化，多段翼型绕流的流动以及声学性能。本文分别研究了4度、6度、8度、16度以及21度攻角五种情况，对比数值模拟结果与实验结果，总体吻合较好。结果表明，攻角对翼型绕流时的流动性能以及声学特性有着明显的影响。随着攻角的增大，涡脱落现象更加明显，前缘缝隙处的声强指示性变强。4. 选用了 湍流模型，分别研究了攻角为4度、6度以及8度时三维高升力装置绕流的数值模拟。对比数值模拟结果与实验结果，分析可以得出考虑了展向效应的三维的数值模拟结果要优于二维的数值结果。在此基础上，又分析了升力系数以及声强指示性的变化。