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1、第45卷第2期2013年4月南京航空航天大学JournalofNanjingUniversityofAeronautics学报8LAstronautics偏航状态下空腔流动的数值模拟V01.45No.2Apr.2013司海青1马晓晖1陈都1王兵1吴晓军2(1.南京航空航天大学民航学院,南京,210016;2.中国空气动力研究与发展中心,绵阳,621000)摘要:采用基于孓A(SpalartAllmaras)湍流模型的脱体涡模拟方法(Detached.eddysimulation,DES),数值模拟研究了偏航状态下的空腔流动。首先,运用D
2、ES方法对非偏航状态下的空腔流动进行数值模拟,并和文献结果进行比较,验证该方法模拟空腔流动特性的能力;然后,运用DES方法数值研究偏航状态下的空腔流动,给出声压级的变化。数值研究表明:不同偏航角对空腔底部中心线处声压级产生很大的影响;与非偏航状态相比,在空腔底面中心线的某些位置处,给出了声压级随偏航角的变化规律为:声压级先是随着偏航角增加而缓慢增加,然后大大减小。关键词:脱体涡模拟方法;数值模拟;偏航的空腔流动;声压级中图分类号:V211.3文献标志码:A文章编号:1005—2615(2013)02一0191—05NumericalSi
3、mulationofCaVityFlowatDifferentYawAnglesSiH口iqi,291,MnXi口o^“i1,C^P挖D“1,’耳么挖gBi7291,W“Xi口巧“行2(1.CollegeofCivilAviation,NanjingUniversityofAeronautics8LAstronautics,Nanjing,210016,China;2.ChinaAerodynamicsResearchandDevelopmentCenter,Mian)rang,621OOO,China)Abstract:Basedon
4、detached—eddysimulation(DES),aflowpastayawedrectangularcavityissimulatednumerically.AnunyawedcavityflowisfirstlysimulatedusingthepresentDESmethod.Itseffective—nessisfurthervalidatedbyacomparisonofthecalculatedresultswiththeresultsinreferences.Thensimulationsoflowsuperson
5、iccavityf19watdifferentyawanglesarecarriedoutusingDES,andtheeffectofyawanglesonsoundpressurelevel(SPL)alongthecavityfloorisstudied.Comparedwiththecaseofcavityflowatzeroyawangle,itisdemonstratedthatSPLgraduallyincreasesasyawangleisen—larged,andthenitsharpl),decreasesatsom
6、ecertaintestpositionsofcavityfloor.Keywords:detachededdysimulation;numericalsimulation;yawedcavityflow;soundpressure1evel空腔流动问题在航空工程中经常遇到,例如,飞机武器舱、起落架舱、风洞的开缝壁、汽车的窗户等,特别是未来战斗机就采用内埋式弹舱,当弹被投放时,气流流过带弹的空腔会产生强烈的共振,这对武器控制的电子系统及结构疲劳带来很大的危险性。另一方面,弹被释放的过程中,空腔流动的非定常流场以及其自激励的非定常压力振荡
7、会造成剧烈的抖动,它也可能使弹体的运动轨迹发生改变,这需要正确地揭示气流流过这种空腔的流动特性。在理论上,由于空腔流动涉及非定常流、流体动力不稳定性、声一涡相互作用等许多基本问题,已经引起了国内、外学者的研究兴趣。针对空腔的流动问题,国内外研究人员开展了实验[1屯1及数值模拟研究[3‘4],来流马赫数由低亚声速到超声速,空腔的几何形状由开式空腔到闭式空腔,还出现了少量的过渡型空腔等。特别地,近几年,围绕弹舱流动特性及形状影响[5]、腔内存在物体的空腔流动[6‘7]、空腔流动激励噪声模拟[8]以及基金项目:国家自然科学基金(1090205
8、0)资助项目;航空基金(20101452017)资助项目;中国博士后基金(20100481138)资助项目。收稿日期:2012一03一01;修订日期:2012—12—26通信作者:司海青,男,博士,副教授,
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