细长旋成体大迎角俯仰振荡的数值研究

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1、第2卷第4期航空工程进展Vo1．2NO．42011年11月ADVANCESINAER0NAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGNOV．2O11文章编号：1674—8190(2011)04—389—08细长旋成体大迎角俯仰振荡的数值研究夏明，李栋，宋笔锋(西北工业大学航空学院，西安710072)摘要：为研究俯仰振荡对细长旋成体流场与气动特性的影响，利用雷诺平均方法与大涡模拟的混合方法相结合的脱体涡模拟方法对大迎角下细长旋成体俯仰运动进行了数值模拟研究。通过对背风面分离涡的强度和位置、细

2、长体绕流形态、截面压强系数和侧向力系数的观察和分析，发现施加小振幅、特定频率的俯仰振荡对大迎角细长旋成体背风面流场有明显的控制能力，可以改变流场结构，使背风面非对称流场趋于对称。同时，研究了振荡参数对耦合作用的影响，发现振荡中振幅和频率的增加，加强了俯仰振荡对非对称涡的抑制作用。研究成果对充分利用非定常气动力具有指导意义。关键词：细长旋成体；脱体涡模拟方法；俯仰振荡；非对称涡控制；振荡参数中图分类号：V221+．3文献标识码：ANumericalResearchonPitchingOscillatio

3、nCharacteristicaboutaSlenderBodyatHighAngleofAttackXiaMing，LiDong，SongBifeng(SchoolofAeronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：Theseparatedflowoftheslenderundertheinfluenceofpitchingoscillationathighangleofattackaresimul

4、atednumericallyusingDES(detached—eddysimulation)approach，whichistheoreticallyagoodwayoftakingadvantageofthemeritsofbothRANS(ReynoldsaveragedNavier_Stokes)andLES(1argeeddysimula—tion)methods．Theasymmetricflowsobservedinexperimentaresimulatedsuccessfullyb

5、ytheintroductionofasmallbumpplacednearthebodyapex．Thelocationandstrengthofseparatedvortex，flowfield，pressuredis—tributiononthesurfaceandforcecoefficientsareobservedandanalyzed．Itisfoundthat，thepitchingoscillationatfixedfrequencyhasstrongcontrolabilitytO

6、theslenderbodyathighanglesofattack，anditwillchangetheconstructionofflowfield，theasymmetricflowisrestrainedandtendstOsymmetricflow．Thehighertheampli—tudeofpitchingoscillation，themoreobviousofrestrainingfunction．Increasingoscillationfrequencyiseffectivefo

7、rtheinhibitionofasymmetry．ConsequentlytheresultsareusefultOtheapplicationofunsteadyaerodynamicforces．Keywords：slenderbody；detached—eddysimulationmethod；pitchingoscillation；asymmetricvortexcontrol；oscillationparameters着该现象出现的侧向力对飞行器的操纵性和稳定0引言性产生很大的影响。半个多

8、世纪以来，为了克服飞现代飞行器前体和导弹头部通常为细长旋成行器所遇到的横侧向控制难题，人们对细长旋成体体，在大迎角飞行时其绕流流场呈现出复杂的非对三维分离流动的研究工作集中在对非对称涡流控称涡流动现象，在流场中起到主导作用，并且伴随制手段的探索。在实践中发现，细长旋成体的非定常运动与非对称分离之间存在耦合效应，甚至在流场发展中占主导作用_1。]。在战斗机及导弹作大机收稿日期：201卜O4—27；修回日期：201l-O6—27基金项目：国家自然科学基金(1