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前缘下垂对翼型气动特性的影响(2)
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摘要:(2)翼型前缘下垂的实现方法。随着人们生活水平要求的提高,增升装置设计的指导思想转变为在满足气动及噪声要求的前提下尽可能简单可靠,本文针对在
(2)翼型前缘下垂的实现方法。随着人们生活水平要求的提高,增升装置设计的指导思想转变为在满足气动及噪声要求的前提下尽可能简单可靠,本文针对在高度为一万一千米,马赫数Ma=0.7条件下,使翼型后缘保持不变,仅改变前缘,使其下垂一个角度进行研究。这样对翼型的改变非常小,并且结构简单容易实现。前缘下垂的实现方法如图3所示:
图3 前缘下垂偏转角实现
(3)参数和变量设置。本文主要分析研究RAE2822翼型在高空工况下的气动特性,其各参数为:Ma=0.7,H=m,米处状态参数:P=pa,T=216.77k,相对空气密度ρ=0.2968Kg/m3,空气密度ρ=0.3648Kg/m3,c=296m/s,侧滑角β=0°;变量为:迎角α=0°,4°,8°前缘下垂角度分别为0°、3°、5°、8°。
(4)湍流模型的确定。湍流又称紊流(Turbulent Flow),是流体的一种流动状态。当流速很大时,流线不可以被清晰的辨认出来,并且流场中会出现有许多小旋涡,这种流态称为湍流。
特点:(1)无序性;(2)耗能性;(3)扩散性。
经计算在设定参数下的雷诺数Re远远大于2320,并且是在Ma=0.7的来流速度下研究,用FLUENT计算[5]时需要开启相关能量方程如下:
控制能量方程:
N-S方程:
湍流运动的连续方程:
综上,本文讨论研究在湍流模型[6]下前缘下垂对RAE2822翼型的气动特性的影响,而湍流模型则是选择了标准的k-ε模型、机翼近壁面处理[7]则选择了standard wall function选项设置。
4计算分析
(1)前缘下垂角度的设定。首先前缘下垂是机翼前缘绕铰链轴向下旋转以增大低速飞行时的可用迎角,前缘下垂一定角度会提升翼型的气动特性,但是下垂角度如果过大,那么就会起到相反的效果,使机翼产生的阻力大大增加,故本文在小范围内进行调整前缘下垂的角度,设置其下垂角度分别为:原始翼型0°、3°、5°、8°四个角度,迎角设置为0°、4°、8°三个角度。
(2)计算。现分别以迎角为0°、4°、8°均对应前缘下垂角度为0°、3°、5°、8°的情况,通过FLUENT软件进行计算分析[8],得出不同迎角下各个前缘下垂角度下升阻比结果见表2:
表2 不同迎角下不同前缘下垂角度下的升力和阻力的比值前缘下垂角度迎角 0°3°5°8°0°°°
将升阻比表转换为折线图如图4所示:
图4 不同迎角下不同前缘下垂角度的升阻比值
以迎角为横坐标,升阻比为纵坐标作图生成的折线图如图5所示:
图5 不同前缘下垂角度下不同迎角下的升阻比值
(3)结果分析。由以上实验研究数据结果表明:飞机在各迎角下飞行时,升阻比随着前缘下垂角的增加先增加后减少,其中在迎角为0°时,升阻比随着下垂角的增加一直减少,主要是由于迎角为0°时前缘下垂角的加大会使机翼迎角变为负迎角,从而致使阻力增加,升力减小的原因。
5结语
本文是基于标准的k-ε湍流模型,应用POINTWISE软件和FLUENT流体计算软件针对RAE2822翼型,研究分析不同迎角下几种前缘下垂角度机翼的气动特性,结果数据表明在迎角确定且不为0°时,前缘下垂角度为3°左右时翼型的气动特性明显优于其他几种角度下的气动特性。
综上所述,在可控的范围内,综合考虑结构问题,使用前缘下垂的形式改善翼型的气动特性是可行的,同时本文对前缘下垂的实现机理、以及相关计算处理方法的使用,可为后续研究者提供参考。
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文章来源:《地学前缘》 网址: http://www.dxqyzz.cn/qikandaodu/2021/0501/491.html
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