提高k-ωSST模型对翼型失速特性的模拟能力

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1、2013年8月第39卷第8期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsAugust2013V01．39No．8提高k-似SST模型对翼型失速特性的模拟能力文晓庆柳阳威方乐陆利蓬(北京航空航天大学航空发动机气动热力重点实验室，北京100191)摘要：采用CFD软件fluent，k-wSST模型对$825翼型进行了二维数值模拟．针对k-wSST模型对翼型分离失速特性模拟不准的情况，对分离区域内湍流的强非平衡输运特性进行了分析．研究表明：原始模型由于不能准确模拟分离区内湍流的强非

2、平衡输运特性，导致其对翼型失速特性模拟失效；提出了通过修正模型系数a。及届：，提高k-wSST模型预测非平衡湍流输运特性的方法，从而提高对翼型失速特性的模拟精度．关键词：$825翼型；k-wSST模型；失速特性；湍流输运特性中图分类号：V211．3文献标识码：A文章编号：1001．5965(2013)08．1127-06Improvingthecapabilityofk-toSSTturbulencemodeforpredictingstallcharacteristicsofairfoilWenXiaoqingLiuYangweiFangLeLuLipen

3、g(NationalKeyLaboratoryonAero-Engines，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Two—dimensionalnumericalsimulationsofNRELairfoil$825withk-toSSTturbulencemodelwereconducted．Forthek-wSSTturbulencemodelcouldnotpredicttheairfoilaerodynamicperformanceacc

4、u—ratelyatstallconditions，thenon—equilibriumturbulencetransportnaturewassystematicallyanalyzed．Itwasfoundthat：themis-predictingofthestallcharacteristicswasduetothefactthatthetraditionturbulencemodelcouldnotaccuratelypredictthestronglynon-equilibriumturbulencetransportnature．Correct

5、ingtheconstanta1or卢：couldimprovesobviouslythecapabilityofpredictionstallcharacteristicsof．

6、}-叫SSTturbulencemod—el，becausebygivingamorereasonableturbulencetransportnature，thecapabilityofk-wSSTmodelincaptu—ringthenon—equilibriumturbulencewasimprovednotably．Keywords：$825airfoil；．

7、}一甜S

8、STturbulencemodel；stallcharacteristics；turbulencetransportnature叶片作为风轮的关键组成部分，其气动性能决定了风能的转换效率．叶素动量理论及其他叶片设计方法均以二维翼型的气动性能为原始输入数据¨]，翼型选择是风力机叶片气动设计时首先要解决的关键问题．要获得翼型在多个雷诺数和较大迎角范围内的完整风洞实验数据，所需费用较高，用计算流体力学(CFD，ComputationalFluidDynamics)研究风力机翼型的气动性能得到了广泛应用．文献[2—3]曾指出，采用CFD方法预测风力机翼型的气动性能有

9、两点需要特别注意：转捩点位置预测和湍流模型．文献[4—5]的模拟结果表明，流动进入失速状态后，转捩并不是影响翼型气动性能模拟不准的关键因素．现阶段基于Boussinesq假设的湍流模型对大攻角下翼型分离失速特性都不能给出准确的模拟结果。6。1；而翼型的失速特性是风力机叶片设计尤其是失速调节型风机叶片设计的基础，因此准确模拟翼型失速后的气动性能具有重要意义．文献[5]等指出，湍收稿日期：2012-09-04；网络出版时间：2013-08-0810：54网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20130808．1054

10、．002．html基金项目：国家自然科学基金资助项目