耦合运动的襟翼-翼型气动特性数值仿真.pdf

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1、第48卷第1期Jou浙rnalof江Zhejia大ngUn学iversit学y(En报ginee(r工ing学S版cie)nce)Vo1．48NO．12014年1月Jan．2O14DOI：10．3785／j．issn．1008—973X．2014．01．023耦合运动的襟翼一翼型气动特性数值仿真杨茂，徐珊珊(西北工业大学航天学院，陕西西安710072)摘要：为了研究采用主动后缘襟翼的智能旋翼在高速前飞状态下，耦合运动对襟翼一翼型的气动特性和动态失速特性的影响，通过数值求解Navier-Stokes方程来模拟作挥舞

2、一变距耦合运动的襟翼一翼型的气动特性．湍流模型为雷诺平均的Spalart—Allmaras模型。结果显示，与单纯变距运动相比，当与变距运动同频、同相的挥舞运动耦合后，耦合运动会引起更大的气动系数超调和滞回环；耦合运动会增大黏性干扰区域尺度，使襟翼一翼型失速类型由动态轻失速变为动态深失速；耦合运动会增大力矩系数对流场变化的敏感度．关键词：后缘襟翼(TEF)；挥舞一变距耦合运动；动态失速；计算流体动力学(CFD)；湍流模型中图分类号：V211．3文献标志码：A文章编号：1008—973X(2014)01—0149—0

3、5Numericalsimulationofaerodynamicsofcoupledflapping-pitchingairfoilwithtrailing-edgeflapYANGMao．XUShan—shan(SchoolofAstronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，xi’an710072，China)Abstract：Navier—StokesequationswerenumericallysolvedwithReynoldsaveragedSpal

4、art—Allmarastur—bulencemodelinordertoanalyzetheeffectsofcoupledflapping-pitchingoscillationontheunsteadyaero—dynamicsanddynamicstallcharacteristicsofanairfoilwithactivetrailing—edgeflap(TEF)athighspeedforwardflight．Resultsshowthatcomparedtosimplepitchingairfo

5、ilwithTEF，whenflappingoscillatingwithsamefrequencyandphaseisadded，higherovershootofaerodynamiccoefficientsandlargerhysteresisloopsareobserved．Coupledoscillationincreasesareaofviscousinteractionresultingindeepdynamicstallinsteadoflightdynamicstal1．Coupledoscil

6、lationincreasesthesensitivityofpitchingmomentcoefficientonflow—fieldvariation．Keywords：trailing—edgeflap(TEF)；flapping—pitchingoscillation；dynamicstall；computationalfluiddynamics(CFD)；turbulencemodel主动后缘襟翼(activetrailing—edgeflap，ATF)机废阻、减轻结构重量L】]、降低直升机振动和噪声]

7、技术是在桨叶翼型截面后缘采用主动控制的襟翼，的潜力．2005年，欧洲直升机公司的一架BK一117直通过襟翼偏转运动产生的气动扭矩使桨叶产生弹性升机完成了ATF进行操纵的演示飞行_3]．扭转，从而控制气动力分布．它结合了高阶谐波控制ATF技术的一个关键是预测襟翼一翼型气动特(higherharmoniccontrol，HHC)和单片桨叶控制性，特别是在直升机高速飞行状态．此时操纵量大、(individualbladecontrol，IBC)2种技术的优点．自振动水平高，起操纵和减振作用的襟翼需要作大幅1990年代以

8、来，直升机界开展的大量研究表明，采偏转运动．襟翼运动和桨叶的挥舞、摆振、扭转运动用智能材料驱动的ATF具有操纵旋翼、降低直升耦合在一起，给气动预测带来很大的挑战，收稿日期：2012—1l一23．浙江大学学报(工学版)网址：WWW．journals．zju．edu．cn／eng基金项目：国家自然科学基金资助项目(10872170)．作者简介：杨茂(1973～)，男，副教授，