空气动力学文献阅读超声速翼型的气动设计研究综述

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1、超声速翼型的气动特性优化设计研究综述超声速流动超声速流动，流场中所有各点的流速都大于当地声速的流动。超声速流动中一般要出现激波。超声速流动有内流和外流之分。超声速风洞和火箭发动机喷管屮的超声速流动属于超声速A流;工业上喷气纺纱和粉末治金等技术中所利用的超声速射流也属于超声速内流。超声速飞机和导弹周围的流动则属超声速外流。通常超声速外流是指整个流场或流场屮绝大部分地区都是超声速流动的情形。在飞行马赫数比1大很多时，会出现一些特殊的流动现象，属于高超声速流动的范围。一般超声速流动的马赫数在1.5〜5.0之间。定常超声速流动

2、的一个重要特征是：流场屮任何扰动的影响范围都是有界的，任何扰动都表现为波的形式。当超声速气流发生膨胀或依次受到一系列微弱压缩时，扰动的始末界限都是马赫线（见锊朗特一迈耶尔流动）。图1是超声速气流流过菱形翼型时的流动情况。翼型在空气动力学中，翼型通常理解为二维机翼，即剖面形状不变的无限翼展机翼。飞行器以超声速运动时，经受到一种低速或亚声速运动时所没有的阻力一一波阻。在小扰动理论的前提下，可以用动量变化的关系来说明波肌的产生。线性化理论表明，波BI系数正比于物体相对厚度的平方。所以超声速飞行器的外形要尽量细长，翼型的相对厚

3、度要尽B:小。合乎这些原则的飞行器，在小攻角下作超声速飞行时，其升力和波阻等气动力参fi可用线性理论H•算得到。以超声速飞行的飞行器，为了减小波阻常采用尖前缘的对称翼型。常见的翼型有菱形、六面形和由上下两圆弧组成的双凸翼型。由于飞机要在低速到高速的整个范围内使用，翼型的选用必须兼顾高、低速特性，而且采用后掠可使超声速飞机的机翼保持亚声速前缘，所以人多数超声速飞机仍采用小钝头的亚声速翼型。而超声速导弹主要用作超声速飞行，因此弹翼多采用超声速翼型。随着航空科学的发展，世界各主要航空发达的国家建立了各种翼型系列。美国有NAC

4、A系列，德国有DVL系列，英国有RAF系列，苏联有UA「M系列等。这些翼型的资料包括儿何特性和气动特性，可供气动设计人员选取合适的翼型。超声速翼型气动优化设计摘要：首先分析了儿何外形和相对厚度对超声速翼型气动特性的影响。基于遗传算法（GA）和气动力快速工程算法，对于相对厚度为3.5°%的多边形翼型进行优化设计，多边形翼型的优化外形趋于四边形，最人厚度点后移到翼型弦线的60%左右，随着迎角或者马赫数增大下翼面会变薄，上翼面变厚，S大厚度点相应稍有后移。对于相对厚度为4%的双圆弧翼型，采川两步优化设计方法，第1步优化结合基

5、于B样条的类別形状函数变换（CST）参数化方法与小波分解方法，实现儿何外形的局部控制与光顺处理，并且采用本征正交分解（POD）代理模型降低优化过程屮流场计算的工作量；第2步优化采用基于Navier-Stokes方程的最速下降法（SDA）,修正第1步优化中代理模型和小波光顺引入的误差：优化设计得到的翼型近似为叫边形，其相对厚度最大点后移到翼型弦线的60%〜65%处，升阻比可以提高7%起音速翼变冬劫旖沒碑宛摘要:该文研究方程为z=的翼型在马赫数为2,攻角分别为0Q，2°情形下的气动特性，通过对翼型进行离散化处理來近似求解，

6、并逐步减小空间步长來提高解的精度。在各种步长及攻角T,计算求得翼型头部斜激波后的流动参数，逐步循环迭代或累加得到各分区相应气动参数，分析了翼型的气动特性。超声速双层翼翼型的阻力特性研究摘要：以布兹曼双层翼为基础，采用基于压力梯度自适应的非结构网格求解欧拉方程的计算流体力学（CFD）方法，计算分析了双层翼翼型的厚度和翼面间距对阯力特性的影响。在马赫数为1.7的情况下，由于激波的反射和干涉，超声速双层翼翼型的阻力系数仅为0.00189,为相同厚度菱形翼型的1/15。本文通过进一步的研宄发现：减少翼型敁度对于双层翼翼型设计马

7、赫数的131力系数有一定的影响，且与超声速状态相比，厚度对于亚声速状态的肌力影响更大，厚度减少20%,亚声速状态的阻力系数减少可达60%以上；翼而间距对阻力特性的影响相对杂，设计马赫数之前的阯力系数与翼面间距成反比，而设计马赫数之后的阯力系数与翼面间距成正比。在此基础上，基于激波的反射及干涉效应，提出了一种双设计状态的双层翼翼型，在最佳设计点之前，双层翼之间的激波/膨胀波会有两次反射，使翼型前后的压力基本相同，阻力系数出现一次下降。随着马赫数的增加马赫角减少，激波经过一次反射就能使翼型前后的压力基本相同，使翼型达到最佳

8、设计状态。计算结果表明，双设计状态双层翼能够使双层翼翼型在两个设计点都具有较低的阻力系数。起声（4翼房仞含休激波阳力优化的EFCE摘要：超声速飞行器的横截而积分布对其激波阻力的影响十分显著，合理的机翼和机身横截面积分布可以显著降低其激波阻力。使用类别形状函数变挽（CST）方法对机身进行基于横截面积分解的CST参数化外形表示，在此基