CRM翼身組合體模型高階精度數(shù)值模擬.pdf

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1、航空學(xué)報ActaAerOnauticaetAstrOnauticaSinicaMar．252017Vol38No．3SSN1000—6893CN11—1929／Vhttp：∥hkxb．buaa．educnhkxb@buaa．edu．cnCRM翼身組合體模型高階精度數(shù)值模擬王運濤1，孫巖2，孟德虹1’*，王光學(xué)11．中國空氣動力研究與發(fā)展中心計算空氣動力學(xué)研究所，綿陽6210002．中國空氣動力研究與發(fā)展中心空氣動力學(xué)國家重點實驗室，綿陽621000摘要：基于五階空間離散精度的wCNs格式，開展了CRM翼身組合體模型的高階精度數(shù)值模擬，以評估wCNS格式對復(fù)雜外形的模擬能力以及典型運輸機

2、巡航構(gòu)型阻力預(yù)測的精度。首先依照DPw組委會提出的網(wǎng)格生成指導(dǎo)原則，利用IcEM軟件生成了粗、中、細、極細四套網(wǎng)格，網(wǎng)格規(guī)模從“粗網(wǎng)格”的2578687個網(wǎng)格點逐漸擴展到“極細網(wǎng)格”的65464511個網(wǎng)格點。研究了設(shè)計升力系數(shù)下，網(wǎng)格規(guī)模對氣動特性、壓力分布和翼根后緣局部分離區(qū)的影響，采用“中等網(wǎng)格”開展了抖振特性的數(shù)值模擬研究。通過與二階精度的計算結(jié)果、DPwV統(tǒng)計結(jié)果和部分試驗結(jié)果的對比分析，高階精度數(shù)值模擬結(jié)果表明，阻力系數(shù)計算結(jié)果與DPWV統(tǒng)計平均結(jié)果吻合較好；網(wǎng)格密度對機翼卜表面的激波位置和翼身結(jié)合部后緣局部分離區(qū)略有影響；迎角為4。時，升力系數(shù)下降的主要原因是機翼上表面激

3、波誘導(dǎo)分離區(qū)和翼身結(jié)合部后緣局部分離區(qū)的增加。關(guān)鍵詞：RANS方程；wCNS格式；CRM模型；流場模擬；網(wǎng)格密度；氣動特性中圈分類號：V211．7文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1000一6893(2017)03—120298一08AIAA阻力預(yù)測會議DPW(DragPredictionWorkshop)從2001年發(fā)起到現(xiàn)在，已經(jīng)成功舉辦了5屆口巧]并持續(xù)了十多年時問。DPW系列會議的宗旨是評估基于雷諾平均Navier-Stokes(RANS)方程的各種CFD(ComputationalF1uidDynamics)方法在典型運輸機構(gòu)型氣動特性預(yù)測尤其是阻力預(yù)測方面的現(xiàn)狀，明確CFD技術(shù)的發(fā)展

4、方向，并逐步建立一個評估cFD可信度的國際交流平臺。通過提供標(biāo)準(zhǔn)研究模型、發(fā)布基準(zhǔn)網(wǎng)格并公開試驗數(shù)據(jù)，DPW系列會議的影響日益擴大，獲得了世界范圍內(nèi)相關(guān)研究機構(gòu)的廣泛參與，積累了豐富的計算數(shù)據(jù)和試驗數(shù)據(jù)，已經(jīng)成為CFD驗證與確認(rèn)發(fā)展歷程中最重要的國際合作之一。第5屆DPW(DPWV)會議于2012年6月在美國路易安娜州的新奧爾良市召開，這次會議采用了與DPWIV相同的CRM(CommonRe—searchModel)模型[?，不同的是，DPWV的研究構(gòu)型去掉了cRM模型的平尾，只包含了機身和機翼，簡稱為CRM—WB，計算狀態(tài)包括了網(wǎng)格收斂性研究和抖振特性研究兩個方面。來自世界各地的22

5、家研究機構(gòu)共提供了57組計算結(jié)果[5]。這些基于RANS方程的計算結(jié)果基本上采用了二階空間離散精度的計算方法，采用三階離散精度以上差分格式的數(shù)值模擬結(jié)果尚未見公開報道。高階精度格式一直是CFD領(lǐng)域的研究熱點，但在復(fù)雜外形上的應(yīng)用才剛剛起步[7]。鄧小剛和張涵信‘81提出的wCNs(we培htedCompact收稿日期：2016—04-07；退修日期：2016—05—26；錄用日期：2016—06—06；網(wǎng)絡(luò)出版時間：2016一06-1515：40網(wǎng)絡(luò)出版地址：www．cnki．net／kcms／detail／111929V．20160615．1540002．htmI基金項目：國家重點研

6、發(fā)計劃(2016YFB0200700)*通訊作者．E-mail=mdhl57@163．com}

7、用格武：I運濤。孫巖．盂德虹．等．cRM翼身組合體模型高酐精度數(shù)值模擬【JI航空學(xué)報．2017．38(3)：120298．wANGYT．sbNY。MENGDH。eta

8、．Hig卜ordernumerica

9、simu

10、ationo{cRMwing_bodymode

11、￡Jj．AdaAeronau墩冶etAsff。naulIcas{nIca．2017，38(3)：120298j120298．1航空學(xué)報NonlinearScheme)具有五階空間離散精度，通過在幾何守恒律方面持續(xù)不斷的研究工作口]，

12、已經(jīng)成功應(yīng)用于典型運輸機構(gòu)型的高階精度數(shù)值模擬[1“12]，并取得了良好效果。本文采用五階空間離散精度的WCNS格式對CRM翼身組合體(CRM—WB)模型開展了高階精度數(shù)值模擬，依據(jù)DPwV約定的計算狀態(tài)，開展了固定升力系數(shù)下的網(wǎng)格收斂性研究和固定馬赫數(shù)下的抖振特性研究，通過與二階精度計算結(jié)果、DPwV的統(tǒng)計結(jié)果和相應(yīng)試驗結(jié)果的對比分析，進一步確認(rèn)了WCNS格式模擬典型運輸機構(gòu)型的能力。1CRM—WB模型與高階精度計算方法CRM模型由NASA的