单排孔吸气诱导的层流边界层流场数值研究

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1、第2卷第l期航空工程进展V01．2No．12011年2月ADVANCESINAERONAUTICAI，SCIENCEANDENGINEERINGFeb．2011文章编号：1674—8190(2011)01—012—07单排孔吸气诱导的层流边界层流场数值研究闰指江，刘沛清，段会申，刘杰(北京航空航天大学航空科学与工程学院。北京100191)摘要：结合单孔吸气感应的边界层三维流场的特点，使用Fluent求解器，数值模拟了单排孔吸气感应的三维层流边界层流场。研究了孔间距及吸气参数对流场结构的影响。结果表明：在孔间距为2倍孔径的条件下，纵向涡会相互作用形成一个周期性脱落的“马蹄涡”；在孔间

2、距不小于5倍孔径的条件下，孔尾部都会形成类似“牛角”形的反向旋转纵向涡对；在孔间距为10倍孔径的条件下，吸气速度的增加以及位移边界层厚度的减小都会使得纵向涡的涡量峰值增大、涡核的间距增加以及涡核中心的距壁高度增大。该研究结果可为吸气层流流动控制的工程应用提供计算参考。关键词：单排孔；吸气；纵向涡对；层流边界层；数值模拟中图分类号：V211．3文献标识码：ABoundaryLayerNumericalResearchofaLaminarFlowInducedbyaRowofPerforationsSuctionYanZhijiang，LiuPeiqing，DuanHuishen，Li

3、uJie(SchoolofAeronauticScienceandEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191。China)Abstract：Combiningthecharacteristicsofthree-dimensionallaminarflowinducedbysingleperforationsuction。inthispaper，boundarylayerofathree-dimensionallaminarflowinducedbyarowofperforations

4、suctionissimulatedbyusingFluentasnumericalsolver．Theeffectofdifferentperforationspacingandsuctionparametersonflowfieldstructureisthenstudied．Thefinalresultsshowthataverticalvortexpairwillinteractandcomeintobeingperiodicsheddinghorseshoe-shapevortexwhentheperforationspacingistWOtimesofdiameter．

5、Ahorn-shapedverticalvortexpairisproducedintheendofperforationwhentheperforationspacingisnolessthanfivetimesofdiameter．Whentheperforationspacingistentimesofdiameter，withthesuctionspeedincreasingandbound—arylayerthicknessthinning，thepeakvorticityoftheverticalvortexpairisincreasedgradually；thespa

6、cingbetweentheverticalvortexpairisincreased；andtheheightofthevortexcorecenterawayfromthewallisincreasedtOO．Itcanbeprovidedasareferencetothenumericalapplicationdesignforthesuctionlaminarflowcontr01．Keywords：singlerow；suction；verticalvortexpair；laminarflowboundarylayer；numericalsimulation0引言减阻是大

7、型飞机发展的基础科学技术问题之一。在飞机巡航阻力中，摩擦阻力是一个重要收稿日期：2010—11-24‘修回日期：2011-01—04基金项目：航空支持羹金(08zA51003)国家973重点项目(2009CB7240010)通信作者：闷指江。bryan0212@163．corn的组成部分，对于亚声速飞机，表面摩擦阻力占总阻力的50％左右[1]。因此，减小摩擦阻力是飞机设计师和制造商多年的研究目标。又因为湍流边界层的摩擦阻力远大于层流边界层的摩擦阻力，所以减小摩擦阻力的