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《二维翼型非定常运动数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、A辑第19卷增刊 水动力学研究与进展 Ser.A,Vol.19,Supplement2004年12月 JOURNALOFHYDRODYNAMICSDec1,2004文章编号:100024874(2004)增刊20896208X二维翼型非定常运动数值模拟宋红军,王肇,尹协振(中国科学技术大学力学和机械工程系,安徽合肥230026)摘 要:本文应用商业软件FLUENT进行数值模拟。首先将静止圆柱和旋转振荡圆柱绕流的计算结果与文献[18]进行了比较,接着对典型二维翼型沉浮振荡的计算结果与实验图像进行了比较,以此验证
2、了用Fluent软件计算非定常运动的可靠性。在此基础上,本文对二维翼型沉浮、俯仰以及沉浮/俯仰联合运动这三种方式分别进行了模拟,分析了不同参数如振幅、频率、沉浮和俯仰之间的相位差的影响。得出一些有意义的结论和新的现象。关 键 词:数值模拟;非定常运动;涡动力学;生物力学+中图分类号:V211.15文献标识码:ANumericalsimulationonunsteadymotionof2DairfoilSONGHong2jun,WANGZhao,YINXie2zhen(DepartmentofModernMechanics,University
3、ofScienceandTechnologyofChina,Hefei230026,China)Abstract:InordertoverifythesoftwareFLUENTcredibleandaccurate,thecalculatedresultsoftheflowaroundastaticandarotaryoscillatingcylindersarecomparedwiththeresultsofRef.[18]andthenumericalresultsoftheflowcausedbya2Dairfoilinheaving
4、motionarecomparedwiththeexperiments.Thethreedifferentmotionof2Dairfoilsuchasheaving,pitchingandheaving/pitchingcombinedaresimu2lated,respectively,inthispaper.Theeffectsoftheamplitudeandfrequencyoftheoscillation,thephasedifferencebetweenthepitchingandheavingarealsodiscussed.
5、Keywords:numericalsimulation;unsteadyflow;vortexdynamics;biohydrodynamics[1][2]1 引言合。对于振动翼的研究,Glauert在1929年就提出了一个基于无粘流动的线性理论,预测产生推力是由于尾涡脱落的结果,并进一步得出推力系数和在自然界鱼类摆动尾鳍,鸟类和昆虫扇动翅膀是它们获得推力和升力的基本手段。仔细观察这些推进效率随着频率的减小单调增大的结论。但同时生物的运动,其尾鳍或翅的运动都可以分解为最基也蕴含了一个谬论:要得到最高的推进效率,昆虫和本的几种运动方式:翼的沉
6、浮、俯仰及二者的组鸟类振动的频率应该趋近于零。七八十年代,更多X收稿日期:2004207218基金项目:国家自然科学基金项目(10332040,10072063)和中科院知识创新工程(KJCX2SW2L04)作者简介:宋红军(1979～),男,湖南邵阳人,硕士研究生。©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.宋红军等:二维翼型非定常运动数值模拟897[3][4,5]关于鸟类飞行和鱼类游动的理论迅速发展起α=αmsin(2πft+φ)(2)来。这些模型都得出了推
7、力和效率取决于振动频率[6]的结论,Smith等对此作了详细的评论。其中,Am为沉浮振幅,αm为俯仰角振幅,f为频率,φ[7]在实验方面,Triantafyllou等证明尾涡的结构为沉浮和俯仰之间的位相差。影响机翼运动的无量[8]对产生推力有很大影响;Anderson等和Gursul纲参数有三个:[9]等发现在某些特定的频率下,翼得到了最高的推Reynoulds数:[10～12]进效率;最近的一些实验表明了前缘涡结构以及前后缘涡的相互作用对产生推力有很重要的意ρUcRe=义。在数值计算方面,Gustafson[13]计算了一个二维μ的蜻蜓盘旋
8、飞行,结论定性地和实验一致。Liu等[14,15]运用伪人工压缩方法计算绕三维翼的粘性两个Strouhal数:流动,得到与实验结果一致的轴向关联的前缘涡;Wang[
