三角翼大攻角流场数值模拟研究.doc

三角翼大攻角流场数值模拟研究摘 要：采用 SA-DDES 模型对带支架的后掠 60 度三角翼在 30 度，50 度，70 度以及 90 度攻角状态下的流场进行计算研究了机翼的飞行攻角对气动参数的影响，将计算结果与实验相对比，发现计算得到的机翼气动力参数，与实验结果符合较好 关键词：三角翼；大攻角；SA-DDES 1 概述 三角翼布局可以很好的协调亚、跨、超等不同速度范围内飞行器机翼平面形状的不同需求，不但使飞行器在低速飞行时具有良好的机动性能，又使得飞行器具备了高速巡航的能力[1]本文以 OpenFOAM 为平台，采用 SA-DDES模型对有/无支架后掠 60 度三角翼在 30 度、50 度、70 度以及 90 度攻角状态下的流场进行计算，分析气动参数随攻角的变化 2 数学模型 本文采用 SA-DDES 模型对流场进行计算SA-DDES 模型是就是以 SA 模型为基础发展起来在 SA 模型中，用 d 表示空间节点与壁面的最小距离Spalart[2]所提出 SA-DDES方法是将 d 重新表示，即 　　式（1）中，fd 是与当地粘性系数以及速度梯度相关的函数 3 三角翼大攻角流场的计算 3.1 带支架三角翼模型 本文以后掠 60°三角翼为对象，如图 1 所示，其前缘后缘角为 60°，展长为 0.69m，模型前后缘上下翼面切角为 25°。

在三角翼模型的根弦处有一空圆柱与直径为 28mm杆天平联接 在本文中采用非结构网格对整个流域进行网格划分，在三角翼翼面上附加边界层网格，其他全部采用四面体网格，边界层的第一层网格为 0.01mm 3.2 计算结果分析 采用 SA-DDES 模型对攻角为 30 度、50 度、70 度、90度的三角翼绕流流场进行计算，其中来流速度为 30m/s 图 2 到图 5 给出了不同攻角下 SA-DDES 模型计算得到的三角翼背风面流场的流线图，从图中可以看出，不同攻角下，三角翼背风面流场的变化是不一样在攻角为 30 度时，机翼的背风面就产生了剪切层分离，形成旋转方向相反的前缘脱体分离涡，并向尾部发展，涡核逐渐增大，如图 2 所示随着攻角的继续增加，分离现象也越来越剧烈，分离涡与翼面间的距离逐渐增大，在攻角增大到 50o 时，三角翼背风区域已经处于完全的涡破裂状态，因此可以看出涡破裂现象在攻角大于 30 度小于 50 度的时候出现在70o 攻角以后，机翼背风面处在涡完全破裂的流动状态，出现了大尺度的涡脱落现象 表 1 和表 2 分别列出了在 30 度、50 度、70 度、90 度下，由 OpenFOAM 计算得到的和实验得到的法向力系数 Cn和力矩系数 Cm。

从表中可以看出 SA-DDES 模型计算所得到结果的合理性在攻角 50 度时，法向力系数降至最小，这是由于在 30 度与 50 度之间发生了涡破裂现象，并且随着攻角的增大，涡破裂点向机翼顶部移动，到 50 度时，处于涡完全破裂状态 4 结束语 本文首先以 OpenFOAM 为平台，采用 SA-DDES 模型对带支架三角翼在不同攻角下的流?鎏匦越?行计算，分析不同攻角下，机翼背风区域流场的变化，压力系数的分布，以及气动参数的变化，将计算得到的结果与风洞实验结果进行对比，发现计算得到的结果与实验结果一致性较好 参考文献 [1]陈亮中. 双三角翼非定常分离流动的数值模拟研究[D]. 绵阳：中国动力学研究与发展中心研究生部，2009. [2]P. Spalart and S. Allmaras. “A one-equation turbulence model for aerodynamic flows”. Technical Report AIAA-92-0439. American Institute of Aeronautics and Astronautics. 1992.。