带尾翼干扰的喷管-后体一体化流场数值模拟

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1、第40卷第4期2014年8月航空发动机AeroengineV01．40No．4Aug．2014带尾翼干扰的喷管一后体一体化流场数值模拟任超奇，王强，胡海洋，周旭(北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191)摘要：当飞行器处于高亚声速或者是跨声速飞行状态时，其喷管一后体部分一般都会产生相当可观的气动阻力。为研究喷管一后体的气动特性，使用wJ2000显式代数雷诺应力模型和CGK-epsilon2方程模型对几种单发带尾翼、不带尾翼的喷管一后体模型在外流马赫数Ma=O．9时进行了数值模拟。计算结果表明：尾翼的干扰是有利于减小喷

2、管阻力的；除了无尾翼模型外，尾翼错位布置的喷管一后体模型的总阻力是最小的，这主要是因为同位布置的尾翼本身会产生较大的压差阻力；后体形状对喷管一后体流场也有重要影响。关键词：尾翼干扰；喷管一后体；一体化；数值模拟；航空发动机中图分类号：V228．7文献标识码：Adoi：10．13477／jcnki．aeroengine2014．04．013IntegratedNozzle-AfterbodyFlowfieldSimulationwithEmpennageInterferenceKENChao—qi，WANGQiang，HUHal—

3、yang，ZhouXu(SchoolofJetPropulsion，BeijingUrfiversity，B@mg100191，China)Abstract：Aerodynamicdragofnozzle-afterbodyisusuallyeonmderablelargeduringtheaircraftflightathighsubsonicortransonic．Theaerodynamiccharacteristicsofseveralnozzle-afterbodymodelsforsingleen#nefighter

4、withorwithoutempennageweresimulatedatFlightMachnumber0．9usingWJ2000explicitalgebraicReynoldsstressmodelandCGK-epsilontwoequationmodel．Theresultsindicatetheinterferenceoftheempennageisbeneficialtoreducethenozzledrag．Besidesthemodelwithoutempennage,thetotaldragislowest

5、forthemodelwithstaggerempennage，generatehigherpressuredrag．Inaddition,theshapeoftheempennageisimportanteffectonnozzleoafterbodyflowfield．Keywords：empennageinterference；nozzle-afterbody；integrated；numericalsimulation；aeroengineO引言喷管一后体设计方案不仅对飞机的质量具有重要影响，而且对发动机的安装推力和喷管

6、一后体的阻力有很大影响。一些典型的亚声速和跨声速战斗机的后体长度只占机身总长度的20％～25％，而后体总阻力却占了全机的38％～50％t11。另外，要想实现第4代战斗机的超声速巡航能力，占到全机阻力近一半的后体阻力自然是重点关注对象之一。因此，研究飞机喷管一后体一体化设计的必要性不言而喻。20世纪50年代，George．T闭等进行了超声速后体一喷管的试验研究；60～80年代中，w．C．SchneU、H．Sams、R．E．Martens等M进行了F一14、F一15、F一18飞机的后体一喷管相关研究；Glasgow．E．R、Bobb

7、y．L等阳31对不同工况下单发、双发喷管一后体的阻力和性能进行了研究分析，积累了较多试验数据与工程经验，并运用到具体技术设计中。近年来，在数值模拟技术快速发展的背景下，各类喷管内外流场与高超声速飞行器后体一喷管一体化的数值模拟研究已相对成熟，但对于典型喷气式战斗机的后体一喷管一体化设计却鲜有数值模拟的相关研究报告。本文通过使用自编的WJ2000非线性湍流模型应用程序，对有尾翼干扰的轴对称喷管一后体流场进行数值模拟研究，在一定程度上弥补了试验对于数据的采集能力不足，以及难以通过观察详细流场来分析结果的缺陷。收稿日期：2013-04

8、一01作者简介：任超奇(1987)，男，在读博士研究生，研究方向为进排气系统的流场及红外数值模拟；E—mail：choki_ren@126．corn。引用格式：任超奇，王强，胡海洋，等．萄穸尾翼于扰的喷管一后体一体化流场模拟m航空发动祝，2014，40(4)：6