基于涡流发生器和Gurney襟翼的翼型绕流流动控制试验研究

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaAug．252011V01．32No．81429—1434ISSN1000—6893CN11-1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa，edu．cn文章编号：1000—6893(2011)08—1429-06基于涡流发生器和Gurney襟翼的翼型绕流流动控制试验研究郝礼书*，乔志德，宋文萍西北工业大学翼型叶栅空气动力学国家重点实验室，陕西西安710072摘要：为了研究翼型扰流流动控制，设计了一种三角形涡流发生器(VG)和两种Gurney襟翼，通过Gurney襟翼与VG

2、组合布局的方式进行风洞试验，对比了干净翼、干净翼加Gurney襟翼、干净翼加VG及干净翼加Gurney襟翼和VG这4种状态下的试验结果。试验结果表明：安装Gurney襟翼对翼型线性段升力在同一迎角下有明显提高，同时伴随一定的阻力增加；安装VG后翼型失速段特性得到极大改善，阻力大幅下降；安装Gurney襟翼和VG后在线性段和失速段翼型的升力都得到改善，阻力在线性段呈增加态势，在失速段呈减小态势，Gurney襟翼与VG组合作用下能够成功实现对翼型升力的全面提高，是一种理想的组合控制方式。关键词：涡流发生器；Gurney襟翼；翼型；流动控制；组合控制中图分类号：V211．7文献标识码：

3、A1947年Taylor[1]首先提出了涡流发生器(VortexGenerator，VG)的概念，气流通过涡流发生器后则会拖出一系列的旋涡，促使附面层底层低能区与附面层边界高能区的能量交换，可以用于附面层流动控制。国内外专家学者对涡流发生器用于翼型、机翼及进气道等附面层流动控制开展了大量的研究[2嵋]。Liebeck[91于1978年首先进行Gurney襟翼用于Newman翼型的风洞试验，研究结果表明升力明娃增加，最大升力系数提高，零升迎角减小。国内外研究者针对Gurney襟翼开展了深人的研究，并取得了一系列有价值的研究成果[1¨8。。从目前国内公开发表的文献看还未见到涡流发生器

4、与Gurney襟翼结合起来开展翼型表面绕流的风洞试验研究。为此本文针对翼型表面绕流通过涡流发生器和Gurney襟翼进行流动控制试验，研究涡流发生器与Gurney襟翼单独及组合作用下对翼型气动特性的影响，对实现翼型升力的全面提高进行有益的尝试。1试验模型、设备与方法在西北工业大学NF-3低速直流风洞中进行翼型绕流流动控制试验，其试验段长为8m，高为1I6m，宽为3．0m，湍流度低于0．045％，最大风速可达130m／s。采用西北工业大学翼型叶栅空气动力学国家重点实验室自行设计的风力机叶片翼型WA251A作为试验模型，整个模型沿展向方向采用三段布局，中段为铝质测力模型，其弦长为0．8

5、m，展长为0．2m，两侧为木模保障整个模型表面流动的二维性，模型垂直安装于风洞中。两侧木模和中间模型间的缝采用特殊的处理办法[1引，使三段模型相互间既不传力又无气流从缝中流过，确保试验的准确性和可靠性。收稿日期：2010．”一15；退修日期：2010．12．30；录用日期：2011．02．28；网络出版时间：2011-03—2814：27：11网络出版地址：www．cnki．net／kcms／detail／11．1929．V．20110328．1427．003．htmID伽：CNKI：11-1929／V．20110328．1427．003基金项目：国家“863”计划(2007AA

6、052448)-x*通讯作者．Tel．：029-88493910E—mail：haolishu@nwpu．edu．∞孳

7、用格式t都花书。乔志德，宋文萍．基f涡流发生器和Gurney襟翼的翼型绕流流动控翩试验研究CJ]．航空学报，201I．32(8)：1429-1434．HaoLishu，OiaoZhide，SongWenping．ExperimentalresearchoncontrolflowoverairfoilbasedonvortexgeneratorandGumeyflap￡J]．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica．201

8、t32(8

9、)：1429—1434．航空学报Aug．252011V01．32No．8试验中共设计了一种三角形涡流发生器和两种几何尺寸的Gurney襟翼。涡流发生器的高Hl一4mm，长度L一15mm，方向角)，一15。，采用反向布局方式在21％C位置处进行安装(f为弦长)，对应试验类型编号VG；Gurney襟翼的高度H。一7，10mm分别垂直安装在100％C(后缘)、96％f，对应试验类型编号GFl、GF2；在21％c和100％c分别安装涡流发生器和高度H：一7mm的Gurney襟翼，对应试验