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《二維翼型非定常運動數(shù)值模擬》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、A輯第19卷增刊 水動力學研究與進展 Ser.A,Vol.19,Supplement2004年12月 JOURNALOFHYDRODYNAMICSDec1,2004文章編號:100024874(2004)增刊20896208X二維翼型非定常運動數(shù)值模擬宋紅軍,王肇,尹協(xié)振(中國科學技術(shù)大學力學和機械工程系,安徽合肥230026)摘 要:本文應用商業(yè)軟件FLUENT進行數(shù)值模擬。首先將靜止圓柱和旋轉(zhuǎn)振蕩圓柱繞流的計算結(jié)果與文獻[18]進行了比較,接著對典型二維翼型沉浮振蕩的計算結(jié)果與實驗圖像進行了比較,以此驗證
2、了用Fluent軟件計算非定常運動的可靠性。在此基礎上,本文對二維翼型沉浮、俯仰以及沉浮/俯仰聯(lián)合運動這三種方式分別進行了模擬,分析了不同參數(shù)如振幅、頻率、沉浮和俯仰之間的相位差的影響。得出一些有意義的結(jié)論和新的現(xiàn)象。關(guān) 鍵 詞:數(shù)值模擬;非定常運動;渦動力學;生物力學+中圖分類號:V211.15文獻標識碼: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。對于振動翼的研究,Glauert在1929年就提出了一個基于無粘流動的線性理論,預測產(chǎn)生推力是由于尾渦脫落的結(jié)果,并進一步得出推力系數(shù)和在自然界魚類擺動尾鰭,鳥類和昆蟲扇動翅膀是它們獲得推力和升力的基本手段。仔細觀察這些推進效率隨著頻率的減小單調(diào)增大的結(jié)論。但同時生物的運動,其尾鰭或翅的運動都可以分解為最基也蘊含了一個謬論:要得到最高的推進效率,昆蟲和本的幾種運動方式:翼的沉
6、浮、俯仰及二者的組鳥類振動的頻率應該趨近于零。七八十年代,更多X收稿日期:2004207218基金項目:國家自然科學基金項目(10332040,10072063)和中科院知識創(chuàng)新工程(KJCX2SW2L04)作者簡介:宋紅軍(1979～),男,湖南邵陽人,碩士研究生。?1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.宋紅軍等:二維翼型非定常運動數(shù)值模擬897[3][4,5]關(guān)于鳥類飛行和魚類游動的理論迅速發(fā)展起α=αmsin(2πft+φ)(2)來。這些模型都得出了推
7、力和效率取決于振動頻率[6]的結(jié)論,Smith等對此作了詳細的評論。其中,Am為沉浮振幅,αm為俯仰角振幅,f為頻率,φ[7]在實驗方面,Triantafyllou等證明尾渦的結(jié)構(gòu)為沉浮和俯仰之間的位相差。影響機翼運動的無量[8]對產(chǎn)生推力有很大影響;Anderson等和Gursul綱參數(shù)有三個:[9]等發(fā)現(xiàn)在某些特定的頻率下,翼得到了最高的推Reynoulds數(shù):[10～12]進效率;最近的一些實驗表明了前緣渦結(jié)構(gòu)以及前后緣渦的相互作用對產(chǎn)生推力有很重要的意ρUcRe=義。在數(shù)值計算方面,Gustafson[13]計算了一個二維μ的蜻蜓盤旋
8、飛行,結(jié)論定性地和實驗一致。Liu等[14,15]運用偽人工壓縮方法計算繞三維翼的粘性兩個Strouhal數(shù):流動,得到與實驗結(jié)果一致的軸向關(guān)聯(lián)的前緣渦;Wang[
