旋成体绕流特性的研究

admin · 发表于 2022-9-5 13:19:25

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减阻是人们一直在积极从事研究的课题之一，其应用范围及其广阔。本文首先利用已经有实验数据外形的旋成体对FLUENT数值软件进行了校核，通过数值模拟研究了不同湍流模型和不同区域对旋成体绕流特性的影响，模拟结果显示不同区域和不同模型并不影响旋成体表面静压分布，但是它们影响旋成体尾部流动，采用23倍直径区域的SST模型能更好地模拟实际流动。通过对马赫数2.5零攻角的流场分析发现，23倍直径和10倍直径区域下，三种湍流模型得到的流场结构是相似的，23倍直径区域下得到的底部静压分布更加符合实验结果。在23倍直径区域下，三种湍流模型模拟的后驻点位置差异是很大的，SST模型与实验偏差最小为9.4%。然后通过改变尾部几何外形，在尾部长径比一定的情况下，采用0°、7°和15°船尾角进行了数值模拟，对计算的分析结果可知这三种船尾外形的压差阻力都随着马赫数的增大呈现先增大后减少的趋势，即从亚音过渡到超音时，头部遇到波阻，静压会急剧增大，马赫数为1.15时三种外形的阻力都达到最大值，超音时，随着马赫数的增大，气体受到的压缩性越强，旋成体表面和底部的静压都增大，所以阻力减小，符合气动规律。数值模拟结果还显示改变几何外形减小的是压差阻力，对摩擦阻力影响不大，在亚音速下15°船尾角的减阻幅度大于7°船尾角的减阻幅度，超音时，7°船尾角的减阻幅度大于15°船尾角，综合分析得出，7°船尾角在亚、跨、超音速时都有相当可观的减阻幅度。最后通过对有无底部排气这两种情况在亚、跨、超音速时进行数值模拟得出结论，底部排气通过提高底部静压来实现减少阻力。在此基础上，分别研究了质量流量和排气温度对底部排气的影响。从流场图和气动力系数两方面说明添质减阻和添能减阻效果显著。随着底排气体质量和能量的增加，底排减阻效果逐渐增加，但是当质量和能量达到一定的程度时，再提高底排气体的质量和能量对于增大减阻效率并没有显著效果。

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