抽吸控制对低雷诺数下翼型分离流动的影响

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSin／caJan．252014V01．35No．1141-150ISSN1000．6893ON11．1929／Vhttp：Hhkxb．buaaedu．CRhkxb@buaa．edu．ca抽吸控制对低雷诺数下翼型分离流动的影响张旺龙1，谭俊杰1’*，陈志华2，任登凤11．南京理工大学能源与动力工程学院，江苏南京2100942．南京理工大学瞬态物理国家重点实验室，江苏南京210094摘要：为了系统研究抽吸区域相对于分离点的作用位置、孔间距和孔径对抽吸控制翼型分离流动效果的影响，以NA—

2、CA0012翼型表面分离流动为基准状态，在其吸力面设计了局部多孔抽吸结构，采用AUSM--up格式、大涡模拟方法和双时间步长(LU—SGS)隐式算法，对低雷诺数下多孑L分布式抽吸结构对流动分离的控制效果进行了数值研究。研究结果表明：当抽吸区域位于分离点之后时，抽吸控制效果最好；抽吸系数不仅存在一个下限值以达到快速、有效的控制效果，而且有一个上限值以保证抽吸控制品质因数(FOM)大于1；孔间距和孔径对翼型气动性能的影响较小，但对FOM分布的影响较大。关键词：流动控制；附面层抽吸；低雷诺数；翼型绕流；流动分离中图分类号：V211．3文献标识码：A文章编

3、号：1000—6893(2014)01—0141—10低雷诺数(通常是104

4、界层，以达到增升减阻的目的。另一个优点是边界层抽吸可以作用在很小的面积上，这样，由于抽吸需求量小，可以减少抽吸控制的能量消耗。陈南茜[41和白鹏等[5]从吸气压力系数和抽吸孔位置等方面初步研究了开缝吸气抑制圆柱和三角翼等流动分离的效果。Owens和Perkins[63在机翼前缘两个固定区域内布置了相同孔径和孔间距，对边界层抽吸抑制大后掠翼的流动分离进行了低湍流风洞实验研究。Fournier等[73通过数值计算和风洞实验研究了抽吸对绕圆柱分离流动的控制效果，发现抽吸效果强烈依赖于抽吸位置。Genc和Kaynak[8]研究了前缘单孔吹／吸气控制对NAC

5、A2415翼型分离流动的影响，并指出单向吸气控制获得的效果较好。Wahidi和Bridges[91通过风洞实验研究了低雷诺数下多孔分布式抽吸对不同迎角下LA2573a翼型流动分离的控制效果，评估了抽吸能耗，但是仅考虑了不同抽吸区域范围的影响，而孔径和孔间距的影响没有给出，另外实验研究要花费很大的代价，特别是抽吸控制更需要精细的测量。收稿日期：2013—04·09；退修日期：2013·05-05；录用日期：2013—06—24；网络出版时间：2013-06—2610：50网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．1929．

6、V．20130626．1050．001．html*通讯作者Tel：025-84315508E-mail：dlxyjx@mail．njust．edu．cn荸l用榕武

7、ZhangWL，TanJJ，ChenZH．etal．EffectofsuctioncontrolonseparationflowaroundanairfoilatlowReynoldsnumbersfJJiActaAeronaut／caetAstronautloaSin／ca，2014，35(

8、)：14I一150．张旺龙，谭俊杰，睬志华，等．抽吸控剞对低雷诺数下翼型分离流动的影响￡J]．

9、航空学报．2014，35(1)：14I-150航空学报尽管通过表面多孔抽吸可以有效抑制边界层分离，但抽吸结构参数的变化对控制效果会带来一定的影响。因此，在进行抽吸控制系统和表面多孔结构的设计之前，开展相关抽吸参数变化的研究是十分必要的。从文献1-4]～文献[8]来看，大多数是研究固定抽吸区域、孑L间距和孑L径[61]等的抽吸结构对流动分离控制效果的影响，而关于抽吸结构参数变化对流动分离控制效果的影响研究较少，同时多数研究仅是对抽吸控制下流场、气动性能等的变化做出了较详细研究，没有考虑抽吸控制效果与抽吸能耗之间的制约问题。基于上述原因，本文在前人研究

10、成果的基础上，以文献[10]中来流雷诺数Re为10000、迎角a为6。、马赫数Ma为0．2的NACA0012翼型绕流为基准