高频微振动对机翼减阻效果影响的数值模拟.pdf

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1、第45卷第5期2013年10月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsVol。45No．50Ct．2013高频微振动对机翼减阻效果影响的数值模拟李广兴刘学强陈乐乐(南京航空航天大学航空宇航学院，南京马海．210016)摘要：采用数值模拟的手段，结合气动原理和实际情况，模拟了表面高频振动对亚声速务件下机翼的减阻作用。数值方法采用了求解雷诺平均Navier—Stokes方程，数值格式为Osher格式，紊流模型为孓A一方程模型，并采用了基于Delauney图映射的动网格方法。文

2、中对振动区域、振动频率、振幅以及不同来流迎角下减阻效果进行了计算分析。结果表明，在一定的振动区域以一定的振动频率及振幅进行流动控制将达到较佳的减阻效果。关键词：减阻；数值分析；主动控制；机翼中图分类号：V211．3文献标志码：A文章编号：1005—2615(2013)05—0611一05NumericalSimulationonEffectofMicro-vibratingatHighFrequencyonDragReducewithWingSurfaceLiGuangxing，LiuXueqiang，ChenLele，MaHai(CollegeofAe

3、rospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：ThedragreduceeffeciencyoftheuppersurfaceofthewingvibratingwithhighfrequencyatsubsoniccruiseconditionsiSnumericallysimulatedbytheflowcontr01method．TheOsherscheme，theS—Aturbulencemodelandth

4、edynamicgridbasedonDelauneymappingareincludedinthenumericalmethods．Theefficiencyofdragreduceisanalyzedatdifferentfrequencies，amplitudes，andwingareasofvibrating。Thesimulationshowsthatthedragreduceefficiencyisdecidedbythecertainfrequency，amplitude，andwingareas0fvibrating．Keywords：d

5、ragreduce；numericalanalysis；activecontrol；wing流动控制技术是通过一定的技术手段改变流动形态，从而达到控制流动分离、飞机减阻等目的。这些技术手段包括柔性材料技术、信息反馈／控制技术、机械技术等，通过这些技术达到对激波、分离、转捩等较特殊的流动现象进行调整和控制，其最终目的是实现流场的改善，以求达到减阻、降低噪声等目的。现今的流动控制包含两大类，一类是被动流动控制，该类控制不需要额外的能量输入，因而相对比较简单，已有较大的发展并成功应用到流动控制中，如飞机机翼的涡流发生器等。该类控制方式的缺点是一旦控制方式确定，

6、将不能进行按流场的实时改变进行流动控制的改变。另一类是主动流动控制，该类控制需要输入额外的能量，可根据需要实时改变流动控制方式，是现今流动控制研究的热点之一。主动控制方式具有较高复杂性及效用性。随着微机电技术和压电陶瓷材料等技术的出现，导致了微型传感器和驱动器的发展，出现了新型的主动控制方式，这些控制措施包括壁面吹吸、壁面波动、零质量射流等。自20世纪末以来，有研究者对通过物面振动进行流动控制进行了研究[1≈]。在他们的研究中包含了通过物面进行低频振动方法以达到对附面层控制，以期达到改善附面层的不稳定性。但是，物面的低频振动对瞬时气动力有较大的改变，从而

7、导致该类控制方式的控制收稿日期：2012—05—02；修订日期：2013—03—11通信作者：刘学强，男，教授，博士生导师，E-mail：Liuxq@nuaa．edu．cn。612南京航空航天大学学报第45卷效率较低；而表面高频微振动下的气动特性却几乎与振动时间无关，所以采用物面高频振动对附面层的控制受到了人们的青睐n喝]，并取得了较大的减阻效果，如Pal[61用壁面高频振荡减阻控制的方式在低雷诺数情形下能使圆柱的阻力减小12．4％。本文对表面高频微振动的流动控制方式进行机翼在亚声速条件下的气动减阻进行了研究，研究手段为数值模拟方式。数值格式采用了Osh

8、er格式、S—A一方程湍流模型以及基于Delauney图映射的动网格方法。研究内