民航飞机尾涡流场数值模拟计算研究

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1、硕士学位论文民航飞机尾涡流场数值模拟计算研究研究生姓名：宋国萍导师姓名：谷润平副教授2015年5月8日分类号：V211.4密级：公开UDC：656.7学号：1203054中国民航大学硕士学位论文民航飞机尾涡流场数值模拟计算研究研究生姓名：宋国萍导师姓名：谷润平副教授申请学位类别：工学硕士学科专业名称：交通运输规划与管理所在院系：空中交通管理学院论文答辩日期：2015年5月8日2015年5月8日NumericalSimulationsoftheWakeVortexoftheCivilAviationAircraftADissertationSubmittedtoCivi

2、lAviationUniversityofChinaFortheAcademicDegreeofMasterofScienceBYSONGGuo-pingSupervisedbyAssociateProf.GURun-pingAirTrafficManagementCollegeCivilAviationUniversityofChinaMay2015中国民航大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国民航

3、大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：2015年5月14日中国民航大学学位论文使用授权声明中国民航大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权中国民航大学研究生部办理。研究生签名：导师签名：日期：2015年5月14日摘要随着航

4、空业的不断发展，现有的尾流安全间隔偏大，已经不能满足空中交通流量增长的需求。为此，本论文将尾流中对飞行安全影响最大的尾涡进行深入研究，为缩小尾流间隔提供理论基础。本论文主要通过流体力学研究方法中最经济快捷高效的数值模拟方法，利用ANSYS软件中流体力学分析模块，对尾涡流场的形成机理进行研究，以揭示近场尾涡流场特性。首先用涡粘模型中S-A模型、k-ωSST模型和Realizablek-ε模型，分别对NACA0012二维翼型在不同马赫数、不同迎角下的扰流以及NACA0012三维平直翼型的尾涡流场进行数值模拟计算，并将预测结果与风洞实验结果进行对比，分析三种数值模拟方法的优

5、劣和模拟尾涡流场的准确性，揭示尾涡流场的形成机理。最后对有无翼尖涡扩散器的简易民航后掠翼模型分别进行数值模拟计算，进而对比分析翼尖涡扩散器对尾涡的影响。经过表面静压系数分布、升力系数曲线、极曲线、涡量、涡粘性、流线以及流场图的比较分析，得出结论：Realizablek-ε模型在数值模拟尾涡流场方面效果最佳；翼尖涡扩散器在改善翼尖处的升力分布的同时，通过分流流经翼尖的气流，将翼尖涡打散成方向不同的四个涡，以此减弱尾涡强度和尾流范围。关键词：尾涡流场；数值模拟；涡粘模型；翼尖涡；翼尖涡扩散器IAbstractWiththecontinuousdevelopmentofav

6、iationindustry,existingwakesafetyintervalhasalreadyplacedrestrictionsonthegrowthofairtrafficflow.Astheresult,thewingtipvortexwhichisthemostimportantpartofthewakeshouldbeintensivestudied,inordertoprovideareferenceforthetheoreticalanalysisofthewakeintervalnarrowing.Inthemoderntime,numeric

7、alsimulationhasbeenamosteconomicandefficientmethodofsolvingthequestionsofhydrodynamics,therefore,atfirst,usingdifferenteddyviscositymodelsincludingS-Amodel,Realizablek-εmodelandk-ωSSTmodeltocarryoutthenumericalsimulationoftheflowaroundthetwo-dimensionalNACA0012airfoilwithdiffer