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时变风场中低雷诺数翼型气动特性研究

西北工业大学学报 2019年第1期37卷 177-185页

作者：赵炜祝小平周洲许晓平西北工业大学航空学院陕西西安710072 西北工业大学无人机特种技术重点实验室陕西西安710065

太阳能无人机普遍具有低雷诺数效应显著,对突风敏感的问题。以此为背景,采用网格速度法,对低雷诺数翼型FX63-137在低雷诺数下的阵风响应特性进行了研究。首先,通过与实验数据和参考文献对比,对低雷诺数下的数值模拟方法以及网格速度法... 详细信息

太阳能无人机普遍具有低雷诺数效应显著,对突风敏感的问题。以此为背景,采用网格速度法,对低雷诺数翼型FX63-137在低雷诺数下的阵风响应特性进行了研究。首先,通过与实验数据和参考文献对比,对低雷诺数下的数值模拟方法以及网格速度法进行了验证。接着对FX63-137翼型在不同雷诺数以及不同迎角下的阵风响应特性进行了数值模拟。研究结果表明:在小迎角情况下,随着雷诺数的减小,翼型表面分离泡变得饱满,翼型在阵风扰动下的升力系数增量减小,层流分离泡对阵风响应幅值具有卸载作用。在大迎角情况下,由于翼型进入失速区,升力系数增量在未达到阵风扰动最大值时就开始下降。并且在阵风扰动消失时,升力系数增量为负值。同时,在有效迎角相同的上行和下行时刻,翼型流场结构存在较大差异,翼型升力系数增量在上行时刻要大于下行时刻,形成一个不封闭的迟滞环。

关键词：低雷诺数阵风响应非线性网格速度法迟滞环

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自由弹性机翼跨音速阵风响应分析

振动工程学报 2013年第5期26卷 700-706页

作者：顾宁陆志良郭同庆南京航空航天大学空气动力学系江苏南京210016

基于卷积模型发展了一种快速计算自由弹性机翼阵风响应的方法,并把这方法运用于跨音速阵风响应分析。此方法只需要用计算流体力学(CFD)方法计算一次弹性机翼在锐边阵风下的升力和广义坐标响应,任意形式的阵风响应可以迅速通过模型计算得... 详细信息

基于卷积模型发展了一种快速计算自由弹性机翼阵风响应的方法,并把这方法运用于跨音速阵风响应分析。此方法只需要用计算流体力学(CFD)方法计算一次弹性机翼在锐边阵风下的升力和广义坐标响应,任意形式的阵风响应可以迅速通过模型计算得到,计算效率和CFD方法相比得到了很大的提高。按照运输类飞机适航标准建立喷气运输机机翼在0.85马赫数时的模型,通过模型计算不同阵风形式下的响应,和直接CFD模拟的结果符合得很好,运用这种方法能快速计算各种阵风下的临界载荷响应包线。

关键词：自由弹性机翼阵风响应模态叠加法网格速度法卷积模型

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一种高效的组合动导数分量数值模拟算法

航空动力学报 2018年第8期33卷 1974-1980页

作者：杨士斌郭东钱宇李艳萍中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室天津300300 四川航天技术研究院四川航天系统工程研究所成都610100 中国民航飞行学院飞行技术学院四川广汉618307

基于传统网格速度法,发展了在流场网格不变的情况下,数值模拟沉浮运动、纯俯仰运动和俯仰振荡运动的算法,提出了一套直接求解旋转阻尼导数和洗流时差导数的方法,该方法不需要实时更新网格,减少了计算时间和所需内存,避免了负体积的出现... 详细信息

基于传统网格速度法,发展了在流场网格不变的情况下,数值模拟沉浮运动、纯俯仰运动和俯仰振荡运动的算法,提出了一套直接求解旋转阻尼导数和洗流时差导数的方法,该方法不需要实时更新网格,减少了计算时间和所需内存,避免了负体积的出现。首先通过NACA 0006的阵风响应和NACA 0012翼型的强迫俯仰振荡,验证了程序和方法的正确性;然后数值模拟了BFM(basic finner missile)标准模型的沉浮运动、纯俯仰运动和俯仰振荡运动,并计算了其旋转阻尼导数、洗流时差导数和组合动导数,所得结果与动网格方法和风洞试验值吻合,最大误差不超过4%,进一步验证了该方法的正确性。

关键词：组合动导数洗流时差导数旋转阻尼导数计算流体动力学网格速度法

基于速度分裂法的翼型阵风响应及减缓数值模拟

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空气动力学学报 2023年第4期41卷 84-95,I0002页

作者：高坤郭同庆纪哲翰周迪陆志良南京航空航天大学非定常空气动力学与流动控制工业和信息化部重点实验室南京210016

国内现阶段飞行器阵风响应CFD模拟通常采用网格速度法(FVM),而近年提出的更为准确的速度分裂法(SVM)目前主要针对刚性飞行器阵风响应分析。本文将SVM拓展至弹性翼型的One-Minus-Cosine阵风响应计算和减缓研究。基于动态网格系统非定常Na... 详细信息

国内现阶段飞行器阵风响应CFD模拟通常采用网格速度法(FVM),而近年提出的更为准确的速度分裂法(SVM)目前主要针对刚性飞行器阵风响应分析。本文将SVM拓展至弹性翼型的One-Minus-Cosine阵风响应计算和减缓研究。基于动态网格系统非定常Navier-Stokes方程,将阵风条件下的速度场分解为阵风速度与背景速度的叠加,理论推导出SVM阵风模拟控制方程,结果表明,FVM是SVM忽略源项后的一种近似方法。进一步建立起弹性翼型阵风响应预测的CFD/CSD时域耦合算法和基于俯仰控制的阵风响应减缓数值模拟方法。算例分析了NACA0012刚性及弹性翼型的One-Minus-Cosine阵风响应,计算结果与文献数据一致,在此基础上分析了阵风尺度、黏性和结构弹性对阵风响应的影响。开展了NACA64A010弹性翼型One-Minus-Cosine阵风减缓模拟,结果表明:单一的沉浮速度控制输入量更有利于减缓阵风载荷峰值,而沉浮速度、俯仰角相结合的控制输入量则能同时减缓翼型的沉浮和俯仰运动。本文工作可为三维飞行器阵风响应和减缓研究提供参考。

关键词：阵风响应网格速度法速度分裂法气动弹性载荷减缓

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耦合滑流太阳能无人机阵风响应特性研究

飞行力学 2020年第3期38卷 11-17页

作者：赵炜黄江流张顺家李晓龙周洲上海机电工程研究所上海201109 上海航天动力技术研究所上海201109 西北工业大学航空学院陕西西安710072

针对太阳能无人机因追求极致的飞行效率,使得翼载荷越来越小、导致突风敏感的问题,采用多重参考坐标系法和网格速度法,对时变风场中耦合螺旋桨滑流影响的低雷诺数菱形翼布局太阳能无人机阵风响应特性进行了研究。首先,对多重参考坐标系... 详细信息

针对太阳能无人机因追求极致的飞行效率,使得翼载荷越来越小、导致突风敏感的问题,采用多重参考坐标系法和网格速度法,对时变风场中耦合螺旋桨滑流影响的低雷诺数菱形翼布局太阳能无人机阵风响应特性进行了研究。首先,对多重参考坐标系法、网格速度法及低雷诺数数值模拟法进行了数值验证;接着,对菱形翼布局太阳能无人机时变风场中三个不同迎角下有无动力构型的阵风响应进行了数值模拟。研究表明:带动力构型升力系数阵风响应增量在各个迎角下均大于干净构型;随着阵风干扰幅值的增大,机翼的有效迎角逐步增大,带动力构型螺旋桨滑流影响逐步增强,桨后层流分离泡逐步消失;在滑流下洗区域,前缘负压力峰值逐步消失,上洗区域最大压力系数幅值相比干净构型大幅增加。

关键词：太阳能无人机低雷诺数阵风响应多重参考坐标系网格速度法螺旋桨滑流