三角翼大迎角风洞试验支架干扰数值模拟研究

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1、航空学报ActaAeronauticaetAslrOnaulicaSinicaAug252016V01．37No．82481-2489ISSN1000—6893CN11．1929／Vhttp：／／hkxbbuaaedu．cahkxb@buaaeduGnDOI：10．7527／$10006893．2016．0095三角翼大迎角风洞试验支架干扰数值模拟研究张军1’*，艾宇2，黄达1，刘晶31．南京航空航天大学航空宇航学院，南京2100162．江南机电设计研究所第二研究室，贵阳5500093．吉宝一新加坡国立大学联

2、合实验室，新加坡市117576摘要：现代战争要求战斗机能够在大迎角(AOA)状态下进行过失速飞行，对飞机大迎角绕流流场的研究主要的方法有风洞试验和数值模拟。在大迎角风洞试验中，常用的是尾支撑方法，支架的存在会对模型的试验结果产生一定的影响，本文通过数值模拟来对这个影响进行研究。以开源计算流体力学软件OpenFOAM2．3为平台，采用PIMPLE算法求解Navier—Stokes(N—S)方程，PIMPLE算法是SIMPLE(SemiImplicitMethodforPressurelinkedEquation

3、s)算法和PISO(PressureImplicitwithSplittingofOperator)算法的结合体；采用基于有限体积的空间离散方法和空间二阶精度的线性插值方法，时间离散采用后向差分方法，湍流模型采用SADDES(SpalartAllmaras—DelayedDetachedEddySimula—tion)模型。为了验证方法的可靠性，首先对0。、10。、30。、50。、70。以及90。迎角下的有支架三角翼绕流流场进行计算，并将计算结果与试验结果进行对比，两者吻合较好。在此基础上，数值模拟了无支架的

4、三角翼绕流流场，对比有／无支架情况下数值模拟结果，得到支架对三角翼绕流流场、背风面压强分布和气动力的影响。计算结果表明：大迎角情况下，有支架与无支架时相比，支架的存在会影响三角翼附近的流场(但是不会改变涡系等流动结构)、改变翼表面压强分布，从而导致三角翼的法向力系数和俯仰力矩系数发生明显变化。关键词：大迎角；三角翼；菲定常流场；OpenFOAM；SA—DDES；大涡模拟中图分类号：V211．3文献标识码：A文章编号：1000—6893(2016)08—248109对三角翼大迎角(AngleofAttack，A

5、OA)绕流流场研究的主要方法有风洞试验和数值模拟。风洞试验可以提供较为精确的气动力数据¨。1。]，在大迎角风洞试验中，常用的是尾支撑方法，由于支撑装置的存在，使绕模型的流场发生改变，从而对模型的试验结果(包含空间流场、表面压强分布和气动力等)产生一定的干扰，据作者了解，目前国内外通常都没有对采用尾撑方式的低速大迎角风洞试验中的支架干扰进行相应的扣除。对于尾支杆干扰的风洞试验修正，文献[1]已经进行了较为深入的研究，YF一16及DBM一01标模尾支杆的影响分析结果表明：在小迎角附近，尾支杆的影响较小；在大迎角(

6、大于20。)时，升力和阻力干扰迅速增加，尾支杆干扰非常明显，当模型YF一16的迎角为36。5。时，尾支杆对俯仰力矩系数的干扰量达到20％，由此可见，对尾支杆干扰进行研究是很有必要的。一些学者[2。51对尾支杆的影响进行了卓有成效的研究。文献[21采用试验方法研究了不同的收稿日期：2016-01—11：退修日期：2016—02—15：录用日期：2016-03—22；网络出版时间：2016—03·2516：07网络出版地址：WWW．cnkinet／kcms／detail／111929V．2016032516070

7、04．htmI基金项目：国家自然科学基金(11072111)*通讯作者Tel：025—84891160E-mail：zhangjunrdf@nuaa．edu．c：n引用格式i张军，艾字，黄达．等三角翼大迎角风洞试验支架干扰教值模拟研究￡如航空学报，2016，37(8)：2481-2489．ZHANGJ，AIY，HUANGD，etalNumericalsimulationinvestigationofaerodynamicinterferenceofstingsupportinwindtunneltestofa

8、deltawingatbiganglesofattackEJJ．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2016，37(8)：2481-2489航空学报Aug．252016V01．37No．8尾支杆对低速大迎角风洞试验结果的影响，研究结果表明：在中小迎角范围内，不同形式尾支杆的支架干扰量随迎角变化不大；在大迎角状态下，不同形式尾支杆的支架干扰量差异较大，需要开展相应的