三种典型翼型边界层稳定性对比分析
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*,航空航天工程学系助理教授。
通讯作者。
电子邮件:farooqs@.sa†教授,机械工程学系。
‡副研究员,机械工程系。
§行政总裁(CEO)。
**首席技术执行官(CTO)。
背景自从合作Darrieus转子概念彼得South1和重新发现工人在1968年的加拿大研究理事会,广泛的研究工作销售一直致力于走向成熟纵轴业绩预测模型,。
最佳性能的问题仍然需要解答这一天。
仍然有需要仔细研究和系统的几个未关注为了解决,真正实现了潜在的Darrieus型纵轴(D -纵轴)。
首先关注的是在一个D-纵轴的空气动力学效率方面。
这是一个既定的事实,极大地影响了一个D -纵轴的空气动力学效率翼型的几何形状的选择体现在几个研究,2 -9的分析,以及实验。
为了能够预测性能可靠,准确的翼型空气动力特性的数据,翼型部分升力,阻力和力矩系数(CL,CD和CM),需要一系列的攻击角度( - 180<α<180 °),以及一个和弦雷诺数(REC)范围从低至5万至高达3万纵轴的大小而定。
多数翼型节力和力矩系数在文学最新数据基础上的飞机主机设计的机翼,旋翼飞机和螺旋桨applications10,11日和是有限的角度,因为刚刚过去的失速的攻击范围这些翼型的效用是有限的攻击范围的零升力角之间的角度摊位。
很少是需要经营摊位或失速后这些翼型条件。
在纵轴的刀片,另一方面,经营广泛的角度攻击。
此外,由于纵轴的循环性质,叶片翼型经历通过两个摊位,正面和负面的(流分离的上限和下限面,分别),和后档制度。
由于刀片在地摊上的表现地区确定的涡轮机的实际评级,失速的性质是相当优化设计的意义。
在低的实验测试部分数据的可用性和弦雷诺专门周围摊档及在失速后的制度是非常稀缺。
只有少数几个这样的实验investigations5,6,9,12存在日期。
目前,实验data9的空气动力特性是只有七对称(NACA00XX)的机翼剖面。
其他翼型的数据(NACA6系列,8自然层流(NLF)翼型,6等)已获得通过“三个代表”源部分数据“technique.6一个限制的”三源部分数据“技术是无法准确模型的摊位和其滞后的行为,一般情况下,低弦雷诺数,尤其如此。
细节题2:机翼的种类有哪些?各有哪些优缺点?主要飞行参数以及主要应用机型。
(民用、军用等)按机翼数量分为单翼机、双翼机和三翼机。
双翼机和三翼机在航空发展的初期很常见,双翼机:双翼机是有上下并列配置的两副机翼的飞机。
两副机翼前后配置的飞机称串翼机。
双翼机的上下机翼用支柱和张线连成一个承力的整体,组成一个空间桁架结构。
双翼机是旧式飞机。
在现代的飞机中,除对载重量和低速性能有特殊要求的小型飞机外,双翼机已不多见。
优点:在飞机发展初期,发动机功率低、重量大,建造机体的材料大多是木材和蒙布。
为解决升空问题,需要较大面积的机翼,以便在低速条件下产生足够的升力。
双翼机有两个翼面,机翼总面积较大。
人们吸取桥梁建造方面的经验,把上下机翼通过支柱和张线联成一个桁架梁,增加结构受力高度机翼刚度,减轻结构重量。
缺点:随着飞机速度的不断提高,双翼机支柱和张线的阻力越来越大,成为提高速度的主要障碍。
高强度铝合金问世后,人们已有可能制造出结构重量不太大而又能承受大载荷的薄机翼。
从20世纪30年代起,双翼机逐渐被单翼机取代。
在现代的飞机中,除对载重量和低速性能有特殊要求的小型飞机外,双翼机已不多见。
主要应用机型:Go145教练机,霍克III战斗机,别-2舰载侦察机,伊15驱逐机三翼机:由于双翼机的下部机翼在飞行中会自行折断,而且且这种飞机经常闹出此类故障,因此福克最先设计出了Dr-I三翼机,由于翼展相对较窄的三层机翼飞机具有极佳的机动飞行性能,最适宜于与敌机进行近距离格斗,所以获得了许多艺高胆大的尖子飞行员的青睐。
主要应用机型: 福克Dr.1单翼机还可细分为上单翼机、中单翼机和下单翼机。
上单翼机优点:结构比较单一,机翼可以就是机翼,甚至可以完全做成一个整体,机身只是悬吊在其下面的一个部件,结构设计计算是最简单的一种,梁和框架的布局也非常容易和灵活,空气动力学方面,上单翼上表面和机身上表面基本平齐,飞机流场的低压区没有相互干扰,不易出现分离,天生就有身翼融合的优势,容易形成高升阻比的构型,此外,上单翼最重要的特点还在于飞机重心悬吊于机翼下,重心和升力中心的垂线距离最远,可以达到最大的自然滚转稳定性,飞机具有较强的自动恢复的飞行姿态稳定性。
航模机翼的翼型飞机为什么能够像鸟一样在天空中滑翔?其实很早人们都在惊奇鸟的飞翔了。
《诗经》在大雅中就有“鸢飞戾天,鱼跃于水”的诗句。
显示出人对飞鸟游鱼的羡慕以及人类的无奈。
航空先驱们正是从研究鸟的飞行原理开始学习飞翔的。
人们发现,鸟的翅膀在飞行使羽毛能够展开,并且翅膀下面是内凹而上方是凸起的。
1903年,美国的莱恃兄弟研制的有人动力飞机、 1908年法国的昂利·法尔门操纵的巴然·法尔门飞机都是双冀机,机翼也都是蒙布的并且具有薄的带有正弯度的翼型,它们都很象鸟翼的截面。
现在所研制的飞机基本上也是这种截面,都具有一定的向上凸起弧度,为什么机翼要做成这种形状呢?翼型与机翼的剖面机翼横截面的轮廓叫翼型或翼剖面。
截面取法有的和飞机对称平面平行,有的垂直于机翼横梁。
直升机的旋翼和螺旋桨叶片的截面也叫翼型。
翼型的特性对飞机性能有很大影响,选用最能满足设计要求,其中也包括结构、强度方面要求的翼型.是非常重要的。
为了适应各种不同的需要,航空前辈们发展了各种不同的翼型,从适用超音速飞机到手掷滑翔机的翼型都有。
100年来有相当多的单位及个人作有系统的研究,与模型有关的方面比较重要的发展机构及个人有:1、NACA:国家航空咨询委员会即美国太空总署(NASA)的前身,有一系列之翼型研究,比较有名的翼型是”四位数”翼型及”六位数”翼型,其中”六位数”翼型是层流翼。
2、易卜拉:易卜拉原先发展滑翔机翼型,后期改研发模型飞机翼型。
3、渥特曼:渥特曼教授对现今真滑翔机翼型有重大贡献。
4、哥庭根:德国一次大战后被禁止发展飞机,但滑翔机没在禁止之列,所以哥庭根大学对低速(低雷诺数)飞机翼型有一系列的研究,对遥控滑翔机及自由飞(无遥控)模型非常适用。
5、班奈狄克:匈牙利的班奈狄克翼型是专门针对自由飞模型,有很多翼型可供选择。
翼型各部分的名称翼型各部分的名称如图所示。
一般翼型的前端圆钝,后端尖锐,下表面较平,呈鱼侧形。
航模机翼的翼型飞机为什么能够像鸟一样在天空中滑翔?其实很早人们都在惊奇鸟的飞翔了。
《诗经》在大雅中就有“鸢飞戾天,鱼跃于水”的诗句。
显示出人对飞鸟游鱼的羡慕以及人类的无奈。
航空先驱们正是从研究鸟的飞行原理开始学习飞翔的。
人们发现,鸟的翅膀在飞行使羽毛能够展开,并且翅膀下面是内凹而上方是凸起的。
1903年,美国的莱恃兄弟研制的有人动力飞机、 1908年法国的昂利·法尔门操纵的巴然·法尔门飞机都是双冀机,机翼也都是蒙布的并且具有薄的带有正弯度的翼型,它们都很象鸟翼的截面。
现在所研制的飞机基本上也是这种截面,都具有一定的向上凸起弧度,为什么机翼要做成这种形状呢?翼型与机翼的剖面机翼横截面的轮廓叫翼型或翼剖面。
截面取法有的和飞机对称平面平行,有的垂直于机翼横梁。
直升机的旋翼和螺旋桨叶片的截面也叫翼型。
翼型的特性对飞机性能有很大影响,选用最能满足设计要求,其中也包括结构、强度方面要求的翼型.是非常重要的。
为了适应各种不同的需要,航空前辈们发展了各种不同的翼型,从适用超音速飞机到手掷滑翔机的翼型都有。
100年来有相当多的单位及个人作有系统的研究,与模型有关的方面比较重要的发展机构及个人有:1、NACA:国家航空咨询委员会即美国太空总署(NASA)的前身,有一系列之翼型研究,比较有名的翼型是”四位数”翼型及”六位数”翼型,其中”六位数”翼型是层流翼。
2、易卜拉:易卜拉原先发展滑翔机翼型,后期改研发模型飞机翼型。
3、渥特曼:渥特曼教授对现今真滑翔机翼型有重大贡献。
4、哥庭根:德国一次大战后被禁止发展飞机,但滑翔机没在禁止之列,所以哥庭根大学对低速(低雷诺数)飞机翼型有一系列的研究,对遥控滑翔机及自由飞(无遥控)模型非常适用。
5、班奈狄克:匈牙利的班奈狄克翼型是专门针对自由飞模型,有很多翼型可供选择。
翼型各部分的名称翼型各部分的名称如图所示。
一般翼型的前端圆钝,后端尖锐,下表面较平,呈鱼侧形。
典型翼型气动导数典型翼型气动导数是指描述翼型在迎风流场中受到的气动力和力矩的变化率。
翼型气动导数的数值与翼型的几何形状、攻角和雷诺数等因素有关。
本文将从典型翼型气动导数的概念、分类和计算方法等方面进行阐述。
一、典型翼型气动导数的概念典型翼型气动导数是指翼型在迎风流场中受到的气动力和力矩与翼型几何参数、攻角和雷诺数等因素之间的关系。
它是研究和设计飞行器翼型的重要参数,对于预测翼型性能和优化翼型设计具有重要意义。
典型翼型气动导数可分为以下几类:1. 升力导数(Cl):描述翼型升力与攻角的关系,是描述翼型升力性能的重要指标。
2. 阻力导数(Cd):描述翼型阻力与攻角的关系,是描述翼型阻力性能的重要指标。
3. 升阻比(Cl/Cd):描述翼型升力和阻力之间的关系,是评价翼型性能的重要指标。
4. 厚度导数(Ct):描述翼型厚度对升力和阻力的影响。
5. 升力矩导数(Cm):描述翼型升力矩与攻角的关系,是描述翼型稳定性的重要指标。
6. 阻力矩导数(Cdq):描述翼型阻力矩与攻角的关系,是描述翼型稳定性的重要指标。
三、典型翼型气动导数的计算方法典型翼型气动导数的计算方法主要有实验方法和数值模拟方法两种。
1. 实验方法:通过在风洞中进行模型试验,测量翼型在不同攻角下的气动力和力矩,然后根据基本气动原理计算得到翼型气动导数。
2. 数值模拟方法:利用计算流体力学(CFD)方法,通过数值求解流场方程和湍流模型,计算得到翼型在不同攻角下的气动力和力矩,然后根据基本气动原理计算得到翼型气动导数。
四、典型翼型气动导数的应用典型翼型气动导数的数值可以用于飞行器翼型的设计和性能预测。
通过分析和比较不同翼型的气动导数,可以选择合适的翼型,以满足飞行器的性能要求。
此外,翼型气动导数还可以用于优化翼型的设计,提高飞行器的性能。
五、典型翼型气动导数的影响因素典型翼型气动导数的数值受到多种因素的影响,包括翼型的几何形状、攻角、雷诺数、气动力学效应等。
第45卷第6期 2013年12月 南京航空航天大学学报
Journal of Nanjing University of Aeronautics&Astronautics Vo1.45 No.6
Dec.2013
翼型边界层转捩热/油膜及红外测量技术的对比 董 昊 耿 玺 陆纪椿 史志伟 (南京航空航天大学航空宇航学院,南京,210016)
摘要:边界层转捩特性的测量,对高性能飞行器的设计具有重要意义。文中在低速来流条件下,应用热膜、油膜 干涉和红外测量技术,对二元层流翼型的自然转捩特性进行了实验研究,分析比较了各种测试方法之间的相互 联系和差异。研究结果表明:3种测量方法均能明确地给出翼型边界层的自然转捩区域,特别是油膜干涉测量 技术还可以得到定量的摩擦应力值。但3种测试技术各有优缺点,要根据实际测试条件进行选择或综合应用, 并可将其应用于低速流动的边界层转捩特性测量中。 关键词:翼型;转捩;热膜;油膜干涉;红外测量 中图分类号:V211.7 文献标志码:A 文章编号:1005—2615(2013)06—0792-05
Comparative Investigation on Hot Film,Oil Film and Infrared Measurement Techniques of Airfoil Boundary Layer Transition
Dong Hao,Geng Xi,L“Jichun,Shi Zhiwei (College of Aerospace Engineering,Nanjing University of Aeronautics&Astronautics,Nanjing,210016,China)
Abstract:The boundary layer transition measurement is significant for the design of high performance air vehicles.The natural boundary 1ayer transition characteristics of laminar airfoil are investigated by using different measurement methods,which are hot—film measurement,oil—film interferometry measurement and infrared image measurement,in the condition of low—speed free—stream.And then the comparison results of relationship and diversity of the three measurement methods are given.The results show that all the three methods can measure the location of transition,especially the oil—film interferometry meas— urement can give the quantitative value of skin friction.While the three methods have advantage and im— perfection and should be chosen based on the practical test conditions or used comprehensively.These methods also can be used in the measurement of low—speed boundary layer transition. Key words:airfoil;transition;hotfilm;oil—film interferometry;infrared image measurement
滑翔机的气动性能分析与优化设计一、引言滑翔机是一种轻型无动力飞行器,依靠大气动力学原理在大气中飞行。
为了提升滑翔机的飞行性能,气动性能分析与优化设计是关键。
本文将对滑翔机的气动性能进行分析,并提出优化设计方案。
二、气动性能分析1. 升力与阻力滑翔机的升力与阻力是气动设计中最关键的两个因素。
升力的产生与翼型的设计有关,常见的翼型有对称翼型和非对称翼型。
对称翼型适用于速度较低和机动性要求较高的滑翔机,而非对称翼型则适用于速度较高和稳定性要求较高的滑翔机。
阻力是滑翔机飞行过程中需克服的气动阻力,主要包括兴波阻力、气动阻力和边界层阻力。
兴波阻力产生于超音速飞行时,气动阻力是滑翔机在飞行过程中的主要阻力,而边界层阻力是由于粘性影响而产生的阻力。
2. 转矩与稳定性滑翔机的转矩与稳定性直接影响其飞行操纵性和安全性。
转矩包括俯仰转矩、偏航转矩和滚转转矩。
为了提高滑翔机的稳定性,需要通过翼型设计、机身设计和重心位置来控制转矩的大小和分布。
稳定性通过静稳定和动稳定两方面来实现。
静稳定是指滑翔机在没有操纵输入的情况下能够自动回到平衡状态,而动稳定则是指滑翔机的姿态在受到扰动后能够自动恢复到平衡状态。
通过调整重心位置、翼型设计和机身设计,可以实现滑翔机的稳定性。
3. 静音与减阻滑翔机在飞行过程中会产生噪音和气动阻力,这对飞行体验和能效有一定影响。
为了减少噪音和气动阻力,可以采用一些减阻设计。
例如,使用光滑表面、减小气动阻力系数、优化机翼和机身的外形,都可以减少滑翔机的噪音和气动阻力。
三、优化设计方案1. 翼型优化翼型是滑翔机气动设计的核心,通过优化翼型可以提升滑翔机的升力和减阻效果。
优化翼型的方法包括气动力测试、数值模拟和飞行试验。
根据测试和模拟结果,可以调整翼型参数,以达到最佳的升力-阻力比。
2. 机翼与机身配比优化滑翔机的机翼和机身的配比也对其气动性能有很大影响。
通过优化机翼和机身的配比,可以改善滑翔机的升力分布、转矩特性和稳定性。
流体的边界层和分离层在流体力学中,边界层和分离层是研究流体流动中重要的概念。
边界层是指在固体物体表面附近的流动区域,而分离层则是边界层中的一种特殊现象。
本文将介绍流体的边界层和分离层的基本概念、特性以及对流体流动的影响。
一、边界层的概述边界层是指流体在固体表面附近出现的一种流动现象,其特点是流速由0逐渐增加至远离固体表面的自由流速。
边界层的存在造成了流体流动的复杂性,对于研究物体受力、摩擦等问题具有重要意义。
边界层的厚度可以通过雷诺数进行判断。
当雷诺数较小时,边界层厚度较大,流体粘性较为显著;当雷诺数较大时,边界层厚度较小,流体粘性影响较小。
边界层的厚度对于流体的传热、传质以及摩擦等现象均有影响。
二、边界层的结构边界层可以根据流动状态分为两种:层流边界层和紊流边界层。
1. 层流边界层在低雷诺数条件下,边界层内的流动呈现有序、层流状态。
层流边界层中,流速沿着垂直于固体表面方向的速度梯度逐渐减小,涡度较小,流体粘性占主导地位。
2. 紊流边界层当雷诺数较大时,边界层内的流动呈现无序、紊乱状态。
紊流边界层中,流速变化剧烈,涡度较大,流体的惯性效应主导。
三、分离层的形成和影响分离层是指边界层中流体无法紧贴固体表面流动而脱离表面的现象。
分离层的形成和影响对于流体流动的研究和应用有着重要意义。
分离层的形成主要受到以下几个因素的影响:1. 压力梯度:当压力梯度较大时,流体容易脱离固体表面形成分离层。
2. 流速:当流速较高时,流体惯性较大,容易产生分离现象。
3. 表面形状:表面的凹凸不平会使得流体流动产生压力分布的不均匀,从而导致分离层的形成。
分离层的存在对于流体流动具有一定的影响:1. 阻力增加:分离层会增加流体与固体表面的摩擦阻力,导致整体阻力增加。
2. 流场波动:分离层会在流体流动中形成涡流和湍流等不稳定流动现象,影响流场的稳定性。
四、控制分离层的方法为了减小分离层对流体流动的影响,可以采取以下措施:1. 改变表面形状:通过改变固体表面的形状,使得流体在表面上更容易附着,减少分离层的形成。
飞机翼的气动性能分析一、引言近年来,随着民用航空的不断发展,飞机翼的气动性能研究已成为航空科学的一个重要分支。
翼面气动力学性能的研究,可以为飞机翼的设计和改进提供重要技术支持,为民用航空安全提供有力保障。
本文将介绍飞机翼的气动性能分析。
二、翼面气动学基础翼面气动学是流体力学的一个重要分支,用于研究物体在流体中运动时所受到的力和力矩。
在翼面气动学中,通常使用一些基本的概念,例如静压力、动压力、升力、阻力等。
1. 静压力和动压力静压力和动压力是翼面气动力学中最基本的两个概念。
静压力是表征流体静止状态下的压力,动压力是表征流体运动状态下的压力。
静压力和动压力的大小都与流体密度、速度和流体的压力有关。
2. 升力和阻力升力和阻力是翼面气动的两个核心概念。
升力是翼面所受到的向上的力,取决于翼面的几何形状、速度和密度。
阻力是翼面所受到的向后的力,取决于翼面的几何形状、速度和流体黏度。
三、翼面气动性能分析方法翼面气动性能分析是一项非常复杂的任务,需要使用各种数学和物理模型来进行计算和分析。
下面介绍几种常用的翼面气动性能分析方法。
1. 等势流理论等势流理论是翼面气动性能研究中最常见的一种方法。
在等势流理论中,假设流体的速度是连续和稳定的,并且不存在湍流。
基于这个假设,可以通过求解泊松方程和伯努利方程来计算翼面的流动。
2. 边界层理论边界层理论是用于计算翼面表面附近流体运动的一种数学模型。
在这个模型中,假设流体速度在翼面附近受到表面摩擦力的影响而减速,并且流体流动的粘度受到温度的影响而变化。
基于这些假设,可以计算出在翼面表面附近存在的边界层和流动分离的位置。
3. 数值模拟方法数值模拟方法是一种基于数值计算的物理模型,通过将翼面流动建模为一个复杂的数学模型来进行计算和分析。
数值模拟方法可以模拟复杂的流动现象,并且可以通过对不同参数的变化进行数值模拟来研究翼面气动性能的变化。
四、翼面气动性能测试翼面气动性能测试是研究翼面气动性能的重要手段。