基于cfd的分布式变后掠翼身组合体气动研究

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1、学校代码：10406分类号：V211.4学号：120085232006南昌航空大学硕士学位论文（工程硕士研究生）基于CFD的分布式变后掠翼身组合体气动研究硕士研究生：陈元恺导师：董彦非副教授申请学位级别：硕士学科、专业：航空工程所在单位：飞行器工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：南昌航空大学AerodynamiccharacteristicsanalysisofDistributedvariablesweepWing-BodybasedonCFDAThesisSubmittedfortheDegreeofMast

2、erOnAeronauticalEngineeringbyCHENYuankaiUndertheSupervisionofProf.DONGYanfeiCollegeofAircraftEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2015摘要变后掠机翼设计以及最优变后掠规律是变后掠翼技术研究的关键点，为了在保持变后掠翼飞机气动效益的同时提高其稳定性，本文设计了一种分布式变后掠翼身组合体模型，基于CFD数值方法计算了其宽广速域的气动特性，与传统的整体式变后

3、掠翼身组合体气动特性对比验证了其优越性，在数值模拟结果的基础上结合遗传算法全局寻优，得到了升阻比最佳的最优变后掠规律，并验证了合理性。具体研究内容如下：首先，提出了变后掠翼身组合体假设，在这基础上进一步明确了总体设计要求和主要部件（变后掠机翼）设计要求，在CATIA平台完成了变后掠翼身组合体的三维模型构建，得到了包括整体式变后掠与分布式变后掠两组6个变后掠翼身组合体三维模型，为气动仿真与数值模拟准备好了参数化模型。然后，利用GAMBIT对翼身组合体模型进行计算网格的详细划分，设置边界条件，在FLUENT中完成数值模拟，并将

4、计算结果后处理，纵横向对比分析两组变后掠翼身组合体升力特性、阻力特性及力矩特性。最后，基于CFD数值方法对分布式变后掠翼身组合体模型进行了更加深入的数值模拟与仿真，对计算结果进行了数据处理，以升阻比最佳作为约束条件结合标准遗传算法对变后掠角全局寻优，得到了随速度变化的最优后掠角变化曲线，与其他变后掠飞机后掠角变化规律进行了对比，验证了所得的变后掠规律的合理性。研究结果表明：相比于整体式变后掠机翼，分布式结构的变后掠机翼可以在牺牲小部分气动效益的前提下提高整体的稳定性；以提升变后掠翼飞机气动性能为目的，采用遗传算法对变后掠翼

5、身组合体最佳后掠角进行全局寻优，可以得到合理可信的最佳后掠角变化规律曲线：在亚声速速域内随着速度的增大，为了降低诱导阻力，提高升阻比，最优后掠角平缓增大；在跨声速速域内，为了延缓激波阻力的形成，最优后掠角急剧上升。根据得出的最佳变后掠规律，合理设计弹性驱动机构，可以实现利用飞行阻力驱动机翼变后掠的目标。关键字：分布式变后掠，翼身组合体，最优变后掠规律，CFD，气动特性分析IAbstractVariable-sweepwingdesignandoptimalvariable-sweeplawarekeypointofvari

6、able-sweepwingtechnology,Inordertoimproveitsstabilityandmaintainitsaerodynamicefficiencyatthesametime,Designedadistributedvariable-sweepwingbodymodelandbasedonCFD,calculateditsaerodynamiccharacteristics,comparewiththeaerodynamiccharacteristicsoftraditionalmonolith

7、icsweep-wingbody,verifieditsadvantages,thendidCFDnumericalsimulationinbroadspeedflowfieldandgotcalculationresults;atlastusedgeneticalgorithmtooptimizethecalculationresultsintheglobalscope,gotbestsweepvariationwhenL/Dismaximal,Comparewiththeothervariable-sweepaircr

8、aftsweepvariation,verifiedtherationalityofthepreviousvariable-sweeplaw.thespecificcontentareasfollows:Firstly,variable-sweepwingbodyisproposed,onthebasi