高亚音速下翼型非定常气动力数值仿真研究

地效飞行器波浪地面飞行气动性能数值研究
屈秋林;刘沛清;秦绪国
【期刊名称】《航空学报》
【年(卷),期】2007(028)006
【摘要】使用Fluent软件求解非定常可压缩流动的质量加权平均N-S方程和标准k-ε湍流模型,采用滑移网格技术数值模拟地效飞行器在波浪地面上方飞行的全机流场,研究波浪地面对气动性能的影响.在余弦波浪地面上方飞行,气动力呈现周期性,文中给出了一个周期内气动力的变化规律,分析了飞行高度和迎角对气动力平均值和气动力波动幅度的影响规律.一个周期内翼剖面的压力分布表明,波浪地面主要影响机翼下表面的压力分布,对机翼上表面的压力分布影响很小.
【总页数】7页(P1327-1333)
【作者】屈秋林;刘沛清;秦绪国
【作者单位】北京航空航天大学,航空科学与工程学院,北京,100083;北京航空航天大学,航空科学与工程学院,北京,100083;北京航空航天大学,航空科学与工程学院,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】V211.4
【相关文献】
1.地效飞行器机翼气动性能数值分析 [J], 吴榕;梁峰
2.地效飞行器大迎角近地面飞行分离流动数值研究 [J], 屈秋林;刘沛清;秦绪国
3.地效飞行器地面巡航气动性能数值模拟及分析 [J], 屈秋林;刘沛清
4.地效飞行器近波浪地面大迎角飞行分离流动数值研究 [J], 屈秋林;刘沛清;秦绪国
5.超巨型地效飞行器巡航状态气动特性数值模拟 [J], 张思煜;聂宏;魏小辉;黄精琦因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

高超声速飞行器气动热力特性的数值模拟研究高超声速飞行器是目前航空领域的一个热点研究方向，它的研制不仅能够提升我国军事实力，也有望推动民用航空、航天领域的科技进步。

由于高超声速飞行器飞行速度极快，所以它在飞行过程中面临着高超声速湍流、高温高压等复杂的热力学问题。

为了保证飞行器的安全性能和稳定性，对其气动热力特性的数值模拟研究变得非常必要。

高超声速飞行器气动热力特性的数值模拟主要包括了流动、传热、化学反应等多个方面的问题。

在数值模拟中，采用计算流体力学（CFD）方法对流场进行求解，采用传热计算和化学反应模型对传热和化学反应过程进行研究。

下面分别就高超声速飞行器气动热力特性的数值模拟研究的三个方面进行介绍。

一、流动问题高超声速飞行器在飞行过程中会遇到高超声速湍流，这会对飞行器产生极大的影响。

在进行数值模拟的时候，首先需要对高超声速湍流进行计算。

我们采用雷诺平均 Navier-Stokes（RANS）方程模型对流场进行求解。

目前基于RANS方程的数值模拟已经相对成熟，但需要考虑气体的非平衡效应和高温高压下的热化学反应。

基于高精度的物理或化学模型以及分布式计算的方法，数值模拟在计算复杂流动现象中的应用正在得到越来越广泛的认可。

二、传热问题高超声速飞行器在高速飞行过程中，面对着极高的温度和压力，因此热力学问题是高超声速飞行器的重要研究方向之一。

传热问题一般采用计算热力学的方法进行求解。

对于高超声速飞行器，传热问题涉及到较为复杂的物理过程，如辐射传热、对流传热、传导传热等。

采用数值模拟的方法可以帮助研究人员更好地了解这些问题的本质，进一步优化高超声速飞行器的设计和研发。

三、化学反应问题随着高超声速技术的发展，越来越多的研究关注于发动机喷流的燃烧问题。

高超声速飞行器在飞行过程中，涉及到的气体流动复杂、温度高、压力大等问题，这使得燃烧过程变得异常复杂。

在这种情况下，采用化学反应模型对燃烧过程进行分析变得尤为重要。

高超声速飞行器动力学建模的开题报告一、研究背景高超声速飞行器是指速度超过5马赫的飞行器，其速度约为每秒1700米以上，飞行高度达到20到30公里以上，是一种高速高空飞行的新型飞行器。

高超声速飞行器具有高速、高空、高温等特点，其研制涉及到材料、结构、热力学以及动力学等多个学科领域。

其中，动力学是高超声速飞行器研究的核心。

高超声速飞行器在飞行过程中受到的气流、温度、压力等外部环境因素的影响很大，如何对其质量、力学特性以及运动规律进行全面准确的建模，是高超声速飞行器设计研究的重要问题。

因此，针对高超声速飞行器的动力学建模研究具有重大的理论和应用价值。

二、研究内容本文将重点研究高超声速飞行器的动力学建模问题，主要包括以下内容：1.高超声速飞行器的运动规律建模：研究高超声速飞行器在空气动力学力和力矩的作用下的运动规律，主要考虑飞行器的运动学参数和姿态参数。

2.高超声速飞行器力学性能建模：研究高超声速飞行器的质量、重心、惯性矩阵等力学性能参数，并建立相应的数学模型。

3.高超声速飞行器气动力学特性建模：考虑高超声速飞行器的空气动力学特性，如气动系数、升力系数、阻力系数等，并建立相关的数学模型。

4.高超声速飞行器控制建模：研究高超声速飞行器的控制方法，包括姿态控制、航向控制等，并对其进行建模。

5.高超声速飞行器仿真验证：对建立的高超声速飞行器动力学模型进行仿真验证，并对仿真结果进行分析。

三、研究意义高超声速飞行器的研究和应用是当前航空航天领域的重要研究方向之一，其具有广泛的军事和民用应用价值。

通过对高超声速飞行器的动力学建模研究，可以提高高超声速飞行器的飞行性能和控制性能，为高超声速领域的进一步研究和应用奠定基础。

四、研究方法本文采用数学建模和仿真方法进行研究。

首先，通过对高超声速飞行器的运动规律、力学性能、气动力学特性和控制方法进行分析，建立高超声速飞行器的动力学数学模型。

然后，对建立的数学模型进行仿真验证，通过对仿真结果进行分析，验证模型的准确性和可靠性。

飞行器气动性能的数值模拟研究在现代航空航天领域，飞行器的气动性能是决定其飞行性能、安全性和经济性的关键因素。

为了更好地设计和优化飞行器的外形，提高其气动性能，数值模拟技术成为了一种重要的研究手段。

本文将对飞行器气动性能的数值模拟研究进行详细的探讨。

一、数值模拟的基本原理数值模拟是基于流体力学的基本方程，如纳维斯托克斯方程（NavierStokes equations），通过数值计算的方法来求解飞行器周围流场的物理量分布。

这些物理量包括速度、压力、温度等。

数值模拟的过程通常包括以下几个步骤：首先是建立几何模型。

这需要精确地描述飞行器的外形，包括机翼、机身、尾翼等部件的形状和尺寸。

然后是网格生成。

将几何模型划分成许多小的单元，形成网格，以便于进行数值计算。

接下来是选择合适的数值算法和求解器。

常见的算法有有限体积法、有限差分法等。

最后是设定边界条件和初始条件，进行数值求解，并对结果进行后处理和分析。

二、数值模拟方法的分类数值模拟方法主要可以分为两类：雷诺平均纳维斯托克斯方程（RANS）方法和大涡模拟（LES）方法。

RANS 方法通过对瞬时的纳维斯托克斯方程进行时间平均，得到平均流动的控制方程。

这种方法计算效率较高，但对于一些复杂的流动现象，如分离流、漩涡等，模拟精度可能不够高。

LES 方法则直接求解大尺度的涡，而对小尺度的涡进行模型化处理。

它能够更准确地捕捉流动中的细节，但计算成本较高，目前在工程应用中还受到一定的限制。

三、数值模拟在飞行器设计中的应用1、机翼设计机翼是飞行器产生升力的主要部件。

通过数值模拟，可以优化机翼的翼型、弯度、扭转等参数，以提高升力系数、减小阻力系数，从而改善飞行器的气动性能。

例如，在设计民用客机的机翼时，可以通过数值模拟分析不同翼型在不同飞行条件下的压力分布和流场结构，选择最优的翼型方案。

2、机身设计机身的外形对飞行器的阻力有很大影响。

通过数值模拟，可以优化机身的横截面形状、长度、头部和尾部的形状，以减小阻力。

翼型气动性能数值分析李国勤;孙丹;艾延廷;周海仑;王志【摘要】利用Spalart-Allmaras湍流模型对NACA0006翼型和NACA6412两种翼型进行了气动性能数值研究,比较分析了两种翼型在不同攻角和不同马赫数下的气动性能,研究了攻角和马赫数对两种翼型升力系数、阻力系数以及升阻比的影响.研究结果表明,在所研究攻角范围内,当马赫数为0.8时,NACA0006和NACA6412两翼型的最佳攻角分别为2°和4°,NACA0006翼型的升阻比随攻角的变化更加明显;在所研究马赫数范围内,当攻角为4°时,当马赫数分别为0.6和0.5时,NACA0006和NACA6412两翼型升阻比最大,NACA6412翼型的升阻比随马赫数的变化更加明显.【期刊名称】《沈阳航空航天大学学报》【年(卷),期】2017(034)006【总页数】7页(P27-32,39)【关键词】翼型;气动性能;马赫数;升阻比;数值分析【作者】李国勤;孙丹;艾延廷;周海仑;王志【作者单位】沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院),沈阳110136;沈阳航空航天大学辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室,沈阳110136;沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院),沈阳110136;沈阳航空航天大学辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室,沈阳110136;沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院),沈阳110136;沈阳航空航天大学辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室,沈阳110136;沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院),沈阳110136;沈阳航空航天大学辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室,沈阳110136;沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院),沈阳110136;沈阳航空航天大学辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室,沈阳110136【正文语种】中文【中图分类】V224机翼是飞机的重要组成部分，其主要的作用是为飞机提供升力，并控制飞行姿态。

翼型动态失速的非定常模拟方法作者：于佳鑫陈江涛王晓东吴晓军康顺来源：《计算机辅助工程》2022年第01期摘要：为探究翼型动态失速的高可信非定常模拟方法，以FFA-W3-241翼型为研究对象，采用开源计算流体动力学求解器OpenFOAM开展翼型动态失速下的流动模拟。

研究重叠网格和滑移网格2种不同网格运动形式、2种不同时间步长、2种不同计算周期和OpenFOAM 默认湍流模型与修正的k-ω SST湍流模型对动态失速过程中翼型气动力的模拟精度，并对流场结构进行分析。

结果表明：修正模型预测的翼型气动力和流场特征与实验值更接近;重叠网格在翼型的动态失速模拟中更具优势。

关键词： OpenFOAM; 动态失速; 湍流模型; 风力机; 翼型; 重叠网格中图分类号： V211.41; TK83文献标志码： BUnsteady simulation method for airfoil dynamic stallYU Jiaxin CHEN Jiangtao WANG Xiaodong WU Xiaojun KANG Shun（1. Key Laboratory of Power Station Energy Transfer Conversion and System（Ministry of Education）， North ChinaElectric Power University， Beijing 102206， China;2. China Aerodynamics Research and Development Center， Mianyang 621000， Sichuan，China）Abstract： To explore the highly reliable unsteady simulation method of airfoil dynamic stall，the flow of airfoil under dynamic stall is simulated using the open source computational fluid dynamics（CFD） solver OpenFOAM taking the FFA-W3-241 airfoil as the research object. The accuracy of the aerodynamic simulation of airfoil during dynamic stall is studied under different conditions， that includes two different mesh motion forms（overlapping mesh and sliding mesh），two different time steps， two different calculation cycles， and OpenFOAM defaulted turbulence model and modified k-ω SST turbulence model. The flow field structure is analyzed. The results shows that the aerodynamic and flow field characteristics predicted by the modified turbulence model are closer to the experimental value. The overset mesh is more advantageous in the dynamic stall simulation of airfoil.Key words： OpenFOAM; dynamic stall; turbulence model; wind turbine; airfoil; overset mesh-基金項目：国家数值风洞工程项目（NNW2018-ZT7B14）;国家自然科学基金（51876063）作者简介：于佳鑫（1993—），女，辽宁建昌人，博士研究生，研究方向为CFD可信度分析和不确定性方法，（E-mail）****************通信作者：王晓东（1979—），男，北京人，教授，博导，研究方向为海上风电机组设计，（E-mail）****************.cn0引言翼型失速分为静态失速和动态失速。