資源描述：
《超臨界翼型低雷諾數(shù)流動分析及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、航空學(xué)報ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaOcl．252015V01．36No．103275—3283ISSN1000-6893CN11-1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．CRhkxb@buaa．edu．cnDOI：10．7527／S1000—6893．2014．0345超臨界翼型低雷諾數(shù)流動分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)王科雷，周洲*，許曉平，甘文彪西北工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院，西安710072摘要：以高空長航時無人機(jī)(UAV)翼型研究為背景，對超臨界RAE2822翼型在高空高亞聲速下的低雷諾數(shù)氣動
2、特性進(jìn)行了數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。采用求解雷諾平均N—s方程的有限體積法，對典型低雷諾數(shù)下RAE2822翼型繞流進(jìn)行數(shù)值模擬，驗(yàn)證了SSTk-to湍流模型的可靠性和準(zhǔn)確性；基于不同高度不同雷諾數(shù)下RAE2822翼型的計(jì)算氣動力對比分析，研究了高度增大所帶來的低雷諾數(shù)效應(yīng)；通過對低雷諾數(shù)下超臨界翼型表面流場結(jié)構(gòu)及流動機(jī)理的詳細(xì)分析．提出了一種弱化激波的翼型設(shè)計(jì)思想，并通過優(yōu)化算例驗(yàn)證了該思想的可行性。關(guān)鍵詞：高空長航時無人機(jī)；超臨界翼型；低雷諾數(shù)；流場結(jié)構(gòu)；流動機(jī)理；優(yōu)化設(shè)計(jì)中圖分類號：V211文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1000—689
3、3(2015)10—3275—09高空長航時無人機(jī)通常指飛行高度在18km以上，續(xù)航時間大于24h的無人機(jī)，其典型代表為美國的“全球鷹”。該類無人機(jī)可以在較長的時間內(nèi)留空以進(jìn)行空中偵察、空中監(jiān)視等任務(wù)，成為偵察衛(wèi)星和有人駕駛戰(zhàn)略偵察機(jī)的補(bǔ)充和增強(qiáng)手段，在海灣戰(zhàn)爭之后，高空長航時無人機(jī)以其獨(dú)特的優(yōu)勢倍受世界各國軍方青睞。高空長航時無人機(jī)的氣動特征直接關(guān)聯(lián)于高空、長航時這幾個字。由于高空飛行空氣稀薄，飛行動壓小，低雷諾數(shù)特征顯著，從而導(dǎo)致有高升力問題；由于長航時飛行，不僅要求發(fā)動機(jī)耗油率低，機(jī)內(nèi)儲油空間大，而且要求巡航阻力小。因此，如何
4、設(shè)計(jì)此類無人機(jī)的專用翼型，對傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法提出了挑戰(zhàn)。目前，關(guān)于高空跨聲速低雷諾數(shù)下的翼型繞流結(jié)構(gòu)及機(jī)理研究仍相對較少，但超臨界翼型在跨聲速下翼型表面容易產(chǎn)生激波，而在低雷諾數(shù)下翼型表面易于流動分離，二者相互影響顯著Ll。2j。Drela[33使用ISES程序代碼對某專用跨聲速翼型的低雷諾數(shù)流動特征進(jìn)行了研究總結(jié)，并對其流動機(jī)理及邊界層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)分析。Greer等¨1基于高空低雷諾數(shù)APEX飛行實(shí)驗(yàn)分析了某跨聲速翼型的低雷諾數(shù)流場結(jié)構(gòu)。楊青真和張仲寅¨o對超臨界層流機(jī)翼三維層流一轉(zhuǎn)捩一湍流混合邊界層特性進(jìn)行了研究，分析比較了高空
5、小雷諾數(shù)和中空大雷諾數(shù)下機(jī)翼三維邊界層的氣動特性。王科雷等¨o基于高空低速無人機(jī)低雷諾數(shù)翼型，通過分析翼型繞流流場結(jié)構(gòu)變化及其流動機(jī)理，對高空低雷諾數(shù)效應(yīng)及其緣由進(jìn)行了較為細(xì)致的研究。由前人的工作可知，高空無人機(jī)飛行雷諾數(shù)低于300萬[^。，低雷諾數(shù)效應(yīng)和黏性對翼型或機(jī)翼氣動力影響較大，在設(shè)計(jì)和分析過程中必須重視。Michael和James∽’對高升力低雷諾數(shù)翼型設(shè)計(jì)進(jìn)行了理論及實(shí)驗(yàn)研究，并進(jìn)一步分析了其氣動特性及實(shí)際應(yīng)用。張維智等Ⅲ提出了控制表面壓力分布理想化的高升力低雷諾數(shù)收稿日期：2014-lO-10；退修日期：2014—11
6、-21；錄用日期：2014—12—11；網(wǎng)絡(luò)出版時間：2014．12—1713：54網(wǎng)絡(luò)出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／S1000—6893．2014．0345．htmI基金項(xiàng)目：總裝預(yù)研基金(513250101)*通訊作者．Tel．：029—88453368E-mail：zhouzhou@nwpueducrl引用罄武lWangKL·ZhouZ．XuxP，etalFlowcharacteristicsanalys『sandoptimizationdesignofsupercriticala／doffatl
7、owReynoldsnumber￡山．ActaAoronauticaetAstronauticaSinica．2015．36(10)：3275-3283÷壬稃霍．蜀柏．許曉平．等．超臨界翼型低雷諾教流動分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)!J]航空學(xué)報．2015。36(10)：3275-3283．航空學(xué)報Oct252015V01．36No10翼型設(shè)計(jì)思想，而喬志德[1o]提出了利用微弱激波增加順壓梯度的超臨界翼型自然層流設(shè)計(jì)思想，且都進(jìn)一步通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。黃江濤等[1”使用y—Re。。經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)捩模型[121配合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)代理模型進(jìn)行翼型的正設(shè)計(jì)，王迅等口朝
8、則基于類別形狀函數(shù)變換(Class-Shape—Transformation，CST)參數(shù)化方法結(jié)合轉(zhuǎn)捩模型利用遺傳算法對NLF0416翼型及RAE2822翼型進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，均得到較好的結(jié)果。前人所進(jìn)行的相關(guān)理論及實(shí)驗(yàn)研究均是針對超
