Gurney襟翼对多段翼型气动性能影响的数值研究

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1、航空学报ActaAeronauticaetAslrOnauticaSinicaApr．252014V01．35No．4995—1003ISSN1000．6893ON11．1929／Vhttp：Hhkxb．buaa．edu．cahkxb@buaaedu．caGurney襟翼对多段翼型气动性能影响的数值研究张振辉，李栋*，杨茵西北工业大学翼型叶栅空气动力学国家重点实验室，陕西西安710072摘要：采用剪切应力输运(SST)k-m两方程湍流模型和c—H型多块结构网格求解二维非定常雷诺平均Navier—Stokes方程，结合襟翼缝道参数变化研究了

2、不同形式的Gurney襟翼(GF)及其几何参数对多段翼型气动性能的影响，GF形式包括主翼和襟翼分别及同时增加GF。在GF绕流数值计算中对GF局部网格进行适当加密，多段翼型不同襟翼缝道参数GF构型的计算结果表明：主翼GF的影响主要取决于缝道参数，通过减小襟翼逆压梯度可以有效抑制襟翼位置并非最优时出现的流动分离，因而能够用来重新优化缝道参数；襟翼GF对基本构型的影响大致相同，升力系数和俯仰力矩系数增加明显且随GF高度非线性变化，但当其高度合适时阻力系数变化不大；主翼和襟翼同时增加GF时，在线性区域内多段翼型气动性能的变化大致为上述两种单独情形

3、的线性迭加。关键词：增升装置；多段翼型；Gurney襟翼；气动性能；多块结构网格中图分类号：V211．4文献标识码：A文章编号：i000—6893(2014)04—0995～09在起降过程中飞机的飞行速度相对较低，此时仅靠机翼无法产生足够的升力维持飞行，需要打开增升装置。高效的增升装置对提高军用和民用飞机的性能具有重要意义，能够降低起飞和着陆速度、减小气动噪声、缩短跑道长度、增加机翼有效载荷、增加航程和提高机动性等。典型的增升装置比较复杂，包括前缘缝翼和至少单段后缘襟翼；增加后缘襟翼数量能改善多段翼型的高升力性能口]，但同时也增加了结构复

4、杂程度和设计维护成本。因此，简化增升装置结构以实现高效增升成为其设计的发展趋势。例如，Boein9737的增升装置为三段后缘襟翼，而Boein9767为单段外侧后缘襟翼和两段内侧后缘襟翼口]。近年来各种结构相对简单的流动改善装置得到越来越多的关注，例如：下垂扰流板(DroppedSpoilers)[3I、涡流发生器(VortexGenerator)吣]、楔形后缘(WedgeTrailingEdge)[3]和增升薄片(LiftenHancingTabs)等。Gurney襟翼(GF)[63就是一种安装在翼型后缘附近的增升薄片，其最初由赛车手D

5、anGurney用于赛车的倒置翼型上以增加转弯时的侧向摩擦力；其在几何尺度上与附面层高度为同一量级，具有构造简单、重量较轻和成本低廉的优点，打开和收起都比较方便。因此，GF对单段翼型和多段翼型都适用，对于多段翼型可以安装在任一或者所有部分。由于GF在改善翼型气动性能方面具有显著的作用，国内外研究者针对它在单段翼型[6_8]和两段翼型[9’1朗上的应用进行了深入研究，主要涉及GF几何参数和翼型几何构型的影响。目前针对三段翼型增加GF的研究较少，因此本文以美国麦道航空公司的三段翼型为研究模型，通过求解二维非定常雷诺平均Navier—Stoke

6、s方程，并结合收稿日期：2013-06．14；退修日期：2013—07—15；录用日期：2013-10—14；网络出版时间：2013·11—1809：55网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／111929．V20131118．0955．002html基金项目：国家自然科学基金(11072200)*通讯作者Tel：029—88460290E—mail：Idgh@nwpuedu．cn弓l用格武IZhangZH．LiD，YangY．NumericalinvestigationofeffectsofGurneyflaps

7、onaerodynamicperformanceofmulti-elementairfoils：J]ActaAeronauticaetAstronauticaSinica．2014，35(4)：995-1003．张振辉，李栋．杨菌Gurney襟翼对多段翼型气动性能影响的数值研究[JI航空学报．2014．35(4)：995-1003航空学报襟翼缝道参数变化研究主翼GF、襟翼GF及组合GF对三段翼型气动性能的影响规律。1研究模型及符号说明图1所示的麦道航空公司的三段翼型被广泛应用于多段翼型的数值研究[13

8、，其风洞试验主要于20世纪90年代在

9、美国国家航空航天局(NASA)Langley的低湍流度增压风洞中完成。缝道参数和GF几何参数的定义如图1所示，巡航状态翼型参考弦长为C；d、0L和G分别为偏角、重叠量和缝道高度，下标“S”和“