二维地效翼波浪面失速特性研究

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1、第43卷第2期2013年3月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．43No．2Mar．2013二维地效翼波浪面失速特性研究杨关，杨撵，杨志刚(同济大学上海地面交通工具风洞中心，上海201804)摘要：为了研究地效翼在波浪面下的失速特性，采用FLUENT商业软件求解非定常不可压N—S方程和k—to／SST湍流模型，对二维NACA0012翼型在波浪地面下的流动进行了数值模拟分析。通过与平地面下地效翼失速特性进行对比分析，揭示了机翼在不同波浪地面下的失速特性。研究结果为地效飞行器的设计和优化提供了理论依据。关键

2、词：地面效应；波浪地面；气动特性；失速；CFD中图分类号：V211文献标识码：A文章编号：1671．654X(2013)02一0044—04InvestigationonStallof2DWinginGroundEffectoveraWavyWallYANGMei，YANGWei，YANGZhi—gang(ShanghaiAutomotiveWindTunnelCenter，TongiiUniversity，Shanghai201804，China)Abstract：Anumericalsimulationon2DNACA0012airfoilw

3、asconductedtoresearchthestallcharacter—isticsofwingingroundoverawavywallbyusingFLUENTtosolveunsteadyuncompressibleN—．Sequa--tionsandk—w／SSTturbulencemodel．Theresearchrevealsthestallcharacteristicsofwingingroundoverdifferentwavywallsbycomparingwiththatoverlevelwall，andprovides

4、atheoreticalbasisforthedesignandoptimizationofwing-in-groundeffectcraft．Keywords：groundeffect；wavywall；aerodynamic；stall；CFD引言自从“里海怪物”问世，各个国家开始重视地效飞行器的研制开发。地效飞行器利用地面效应获得比普通飞机更大的升阻比，不仅具有两栖型，飞行效率比飞机高，用于跨海运输具有较好的经济型和安全性等优点，还具有快速登陆等无可比拟的军事作用⋯。我国具有广阔的海域，经济的迅速发展对交通运输的要求也不断提高，作为临海国家

5、，维护我国海岸线的安全至关重要，所以研制地效飞行器对我国具有重要的经济和军事战略意义。地效飞行器研制至今已经积累了很多宝贵的经验，但是还有一些技术难关没有攻破。关于地效飞行器翼型的设计，目前都是将传统翼型或加以改良后的翼型应用于地效飞行器，而在高空飞行时具有优良气动特性的机翼在地面效应下并不一定具有同样的优良特性。因为在地面效应的影响下，机翼周围的流场结构和气动特性都发生了改变，加之地效飞行器大多是掠海飞行，机翼失速特性不仅与普通飞机有所不同，与平地面下地效飞行器的失速特性也有所不同。为了科学合理地分析地效翼的失速性质，有必要对波浪地面下机翼的失

6、速特性进行研究。研究地效飞行器的方法主要有理论方法、风洞试验、实艇试验和数值模拟。由于理论方法的局限性，风洞试验和实艇试验的成本较高，试验周期长等不足，数值模拟方法得到了大范围的应用。本文采用计算流体方法，应用Fluent软件对波浪地面下绕NACA0012翼型的流动进行数值模拟，对失速特性进行了详细的研究，加强了对地面效应和地效翼失速特陛的理解和认识。1数值方法1．1数值模型本研究针对二维NACA0012翼型，波浪地面的形状采用正弦波，尺寸有三种，分别是波长A=2．3m、浪高d=0．1m，波长A=2．3m、浪高d=0．05m和波长A=1．15m、

7、浪高d=0．1m。求解非定常不可压N．s方程，采用k—w／SST湍流模型，雷诺数Re=3×106(基于弦长C=1m)，波浪与地效翼之间的相对运动用滑移网格来模拟。收稿日期：2013—01—15基金项目：国家重点基础研究发展计划资助(2011CB711203)作者简介：杨美(1988一)，女，河北秦皇岛人，硕士研究生，主要研究方向为空气动力学。2013年3月杨美等：二维地效翼波浪面失速特性研究·45·1．2网格和边界条件设置采用结构化网格，近壁面第一层网格大小设置为1×10～c，Y+约等于1。翼型离地高度^定义为机翼后缘到波浪的波峰与波谷中间点的垂

8、直距离。机翼壁面满足无滑移边界条件，入口和出口分别选用速度人口和压力出口边界条件，假设人口处波浪面与风无相对运动。图1为计算网格和边界条