鸭式布局鸭翼展向吹气间接涡控制机理数值研究

123456aa · 发表于 2022-5-2 21:59:52

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机翼展向吹气作为一种主动流动控制技术曾被进行过广泛的研究，被认为是一种很有前途的涡控制技术，本文结合鸭式布局和机翼展向吹气的优点，开展近耦合鸭式布局鸭翼展向吹气间接涡控制技术研究，该技术将鸭翼作为旋涡发生器，通过射流直接控制鸭翼涡的强度，利用鸭翼涡与机翼涡之间的干扰耦合间接的控制机翼涡的演变，达到增强机翼涡强度、延迟机翼涡破裂、增大布局升力、提高飞机大迎角机动能力的目的。本文采用数值计算方法，利用Detached-Eddy Simulation(DES)湍流模型对由前缘后掠角50°的主翼与前缘后掠角50°的鸭翼构成的近距耦合鸭式布局进行数值模拟。所取得的主要成果如下：1，揭示了不同迎角下近耦合鸭式布局升力系数的变化规律及涡系间的干扰规律。鸭式布局中的鸭翼涡与主翼涡的作用是相互的。鸭翼涡对主翼涡的影响主要是下洗作用，小迎角时下洗作用造成主翼上的升力损失，大迎角时促进了前缘涡的形成。主翼涡在翼面上方沿流动方向诱导出顺压环境，促使鸭翼涡由鸭翼后缘离散的剪切层重新卷绕成集中涡。在小迎角时鸭翼涡与主翼涡都相对较弱，二者分别独立运动。随着迎角增大，鸭翼涡逐渐被卷入到主翼涡中。2，阐明了鸭翼展向间接涡控制技术在不同迎角下对鸭式布局流场结构以及气动性能的影响规律。鸭翼展向吹气作在小迎角时直接作用于鸭翼涡涡核，增强鸭翼涡的轴向速度，延迟破裂；大迎角时作用于前缘涡外围流体，虽然并未延迟涡破裂，但提高了鸭翼涡的强度。该迎角范围内作用机理如下：(1)展向射流通过对上游流体的引射作用有效促进了鸭翼涡的形成；(2)射流在下游与前缘涡外围流体的动量输运，进一步增强了鸭翼涡的强度。展向吹气在小迎角下造成主翼升力系数有一定损失，鸭翼升力系数有所上升，总体升力系数相差不大。大迎角时，展向吹气使得鸭翼涡与主翼涡由不吹气时的相互卷绕变为相互分离，鸭翼涡下洗作用增强，进一步减小了来流的有效迎角，提高了主翼前缘涡的稳定性，有利于前缘涡的充分发展。

鸭式布局鸭翼展向吹气间接涡控制机理数值研究

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