翼型几何模型对边界层转捩预测精度的影响.pdf

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1、第6卷第3期航空工程进展V01．6No．32015年8月ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGAug．2015文章编号：1674—8190(2015)03—287～10翼型几何模型对边界层转捩预测精度的影响伍斯，高正红(西北工业大学航空学院，西安710072)摘要：对飞行器表面的边界层转捩现象进行准确地预测，是设计高性能层流翼型的关键。基于边界层数值模拟和现代CFD技术的特点，选取与SST最一“湍流模型相耦合的_y--Re。转捩模型，对不同类型的翼型边界层转捩进行预测。结果表明：在转捩计算过程中出现的摩阻曲线震荡

2、，是由翼型表面计算网格不光顺所引起的；提高翼型几何模型光顺程度能够在不同程度上提高翼型气动特性的计算精度，并能得到更加准确的转捩预测结果。关键词：边界层转捩；转捩预测；SSTk-w湍流模型；y一尺em转捩模型中图分类号：V22t文献标识码：AInfluenceofAirfoilGeometryModelonBoundaryLayerTransitionPredictionAccuracyWuSi，GaoZhenghong(SchoolofAeronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，Ch

3、ina)Abstract：Theaccuratepredictionofboundarylayertransitionofaircraftisthekeyofgettinglaminarairfoilwithhighperformance．BasedonthecharacteristicsofnumericalsimulationofboundarylayerandCFDtechnology，they—R8mtransitionmodelcoupledwiththeSSTk-∞turbulencemodelisselected，tOachievethepred

4、ictionofairfoilboundarylayertransitionofdifferenttypes．Theresultsshowthattheconcussionoffrictioncurvesofthetransitionprocessiscausedbyno-smoothingcomputationalgridofairfoilsurface，andenhancingthegridequali—tycanincreasethecomputingaccuracyoftheaerodynamiccharacteristicsofairfoiltOso

5、meextent。andobtainmorepreciseresultoftransitionlocation．Keywords：boundarylayertransition；predictionoftransition；SSTk-(oturbulencemodel；y—Reo,transitionmodel0引言边界层转捩对飞行器的表面摩擦阻力、流动的分离位置、跨音速条件下的激波位置以及高超音速条件下的气动热问题产生重要的影响[1]。然而，缺乏对边界层转捩物理机理的认识，使得对转捩问题的模拟进展缓慢，成为制约CFD发展的瓶颈。N—S(Navier—Stok

6、es)方程能够很好地反映边界层转捩现象，近年来DNS(DirectNumericalSimulation)和LES(LargeEddySimulation)方法收稿日期：2015-05—09；修回日期：2015-06—25通信作者：伍斯，352807008@qq．com在边界层转捩的研究中取得了许多令人满意的成果，然而由于其计算量大，难以在短时间内得到工程应用。在目前的工程应用中，主要依靠经验或半经验方法来进行预测边界层转捩，例如e。N方法比j、经验关系式方法[33和低雷诺数湍流模型方法[4]。为了适应现代CFD计算，F．R．Menter等¨1]和R．B．La

7、ngtry∞o提出了一种耦合SSTk-co湍流模型的完全基于流场当地变量的y—Re＆转捩模型，该模型集合了转捩经验关系式和低雷诺数湍流模型的优势，并未反映某一特定转捩问题的物理机理，而是提供一个能够将各种转捩经验关系式进行当地化处理的基础框架，应用者可以针对不同类型的转捩问题植入不同的关系式。ShivajiMedida等[91研究了基于S-A湍流模型的7一Re出转捩模288航空工程进展第6卷型。国内也开展了关于边界层转捩的相关研究，例如符松等u叩综述了湍流转捩模式的研究进展，陈奕等[】1]研究了Gamma—Theta转捩模型在绕翼型流动问题中的应用。本文利用耦

8、合y—Re出转捩模型的RANS(Rey