考虑地面效应的翼型动态特性数值模拟-论文.pdf

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1、第44卷第3期航空计算技术V01．44No．32014年5月AeronauticalComputingTechniqueMav．2014考虑地面效应的翼型动态特性数值模拟童静，夏露，詹浩，米百刚(西北工业大学航空学院，陕西西安710072)摘要：为了研究考虑地面干扰的飞行器非定常气动特性，基于滑移网格技术，通过求解二维非定常Euler方程，对不同近地高度下的NACA0012翼型的动态振动特性进行了数值模拟。分析了存在地面干扰时的升力系数以及俯仰力矩系数迟滞环变化，并结合强迫振动法，计算了翼型各个近地高度下的纵向组合动导数。结果表明，地面效应不仅对定常流场产

2、生影响，更显著地影响了非定常气动力及力矩，近地高度越小，这种效应越明显，使得升力系数的迟滞环面积变小，幅值减小，而俯仰力矩系数的迟滞环变化不规律，力矩系数的动导数随着近地高度减小而增大(绝对值减小)，纵向的动态稳定性产生损失。地面效应干扰在飞行器非定常气动研究中应该引起重视。关键词：动态特性；地面效应；非定常；动导数；数值模拟中图分类号：V211文献标识码：A文章编号：1671．654X(2014)03—0088．04NumericalSimulationonUnsteadyFlowAroundanOscillatingAirfoilwithGroundE

3、fectTONGJing，XIALu，ZHANHao，MIBai—gang(SchoolofAeronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xian710072，China)Abstract：TosimulatetheunsteadyflowaroundanoscillatingNACA0012airfoilwithgroundeffect，theEulerequationsaresolvedandslidingmeshisused，thenthedynamiccharacteristicsareinvest

4、igatednu—mericallyatdifferentheightsbetweenairfoilandground，andthechangeofliftandmomenthysteresisloopsareanalyzed，finallycombinedwithsmallamplitudeoscillationmethod，allthedynamicderivativesatdifferentheightsarecalculated．Theresultshowthatgroundeffecthasinfluenceonbothsteadyandan—s

5、teadyflowfields，thelifthysteresisloopchangessmallerastheheightlower，whilethemomentdynamicderivativebecomebigger，whichmeansmakinglossonlongitudinaldynamicstability．Thegroundeffectshouldbeconsideredduringunsteadyaerodynamicresearch．Keywords：dynamiccharacteristic；groundeffect；unstead

6、yflow；dynamicderivative；numericalsimulation引言‘了马赫数对翼型迟滞效应的影响；张正秋等进一步非定常周期振动是航空航天领域一种很普遍的运研究了不同平均迎角以及振幅下的翼型失速过程。可动形式，其涉及的非定常气动力特性是目前研究的热以说，无限空间自由流场中飞行器的非定常振动特性点，对工程型号设计的抖振、颤振等气弹问题以及飞行的数值模拟研究已经发展了一套比较有效的方法。器的动态特性研究、飞行控制率设计均有指导性意义。近些年来，地效飞行器的研究越来越多。所谓地迟滞现象是非定常效应的一种体现，它是非定常运动效⋯，指的是当飞行

7、器接近地面飞行时，由于地面的存时物体上漩涡运动和物面运动之间存在的时间延迟现在使得绕过飞行器扰动的气流方向朝着平行于地面的象在气动力上的反映，国内外很多研究机构及学者对方向改变，从而使得飞行器的流场特性不同于无地面此现象进行了数值模拟研究。国外KobraGharali⋯使自由空间流场的现象。前面的研究大多数都仅限于研用双时间推进方法对$809风力机翼型的动态失速特究无限空间自由流场的飞行器动态特性，而对涉及地性，以及低雷诺数、高振动频率的气动特性进行了研面效应的飞行器非定常流场特性研究很少，叶正寅J究，揭示了此风力机翼型的动态失速原理；Lawrence曾经

8、使用非定常升力面理论结合镜像法对地效干扰的w_2对翼型动态失速过程