转捩模型在翼型气动性能预测中的应用研究.pdf

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1、第7卷第4期航空工程进展V01．7No．42016年11月ADVANCESINAERoNAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGNov．2016文章编号：16748190(2016)04—426—07转捩模型在翼型气动性能预测中的应用研究张瑞民，时晓天(中国航天空气动力技术研究院第二研究所，北京100074)摘要：边界层转捩位置的准确预测对于提高飞行器气动性能的预测精度具有重要意义。选取与女一mSST湍流模型相耦合的)，一R％模型，以零压力梯度平板为研究对象，通过求解基于有限体积法的雷诺平均N—S方程验证该模型自动捕捉流动转捩的准确性

2、；将该模型应用于传统有压力梯度的NACA0012翼型的流场特性和气动性能的研究中，并与原始k—mSST模型的计算结果及全湍流试验数据进行比较。结果表明：远场边界距离对翼型阻力系数有较大的影响；与无转捩模型相比，yR％转捩模型对翼型阻力系数的预测精度有一定程度的提高；对于二维模型，y—Re。转捩模型难以捕捉翼型表面的三维效应和非定常分离特性。关键词：转捩；湍流；翼型；平板；气动特性中图分类号：V211．3文献标识码：ADOI：10．16615／j．cnki．1674—8190．2016．04．005ResearchonApplicationofTran

3、sitionModelinPredictionofAirfoilAerodynamicCharacteristicsZhangRuimin，ShiXiaotian(TheSecondResearchInstitute，ChinaAcademyofAerospaceAerodynamics，Beijing100074，China)Abstract：Itisofimportantsignificanceforimprovingthepredictionaccuracyofaircraftaerodynamicperform—ancetOpredictth

4、etransitionpositionoftheboundarylayeraccurately．Selectingthey—R8mmodelcoupledwithk一∞SSTturbulencemodelandtakingno—pressure—gradientplaneasanexample，thecapabilityofthismodelfortrappingflowtransitionautomaticallyisverified．ThenthemodelisappliedtOstudytheflowcharacteristicsandaero

5、dynamicperformanceofNACA0012airfoilwithpressuregradient，theresultsfromwhicharecomparedwiththecomputationalresultsfromoriginalk-[uSSTmodelandthetestdataofcompleteturbulencemodel．Thestudyshowsthatfar—fieldboundaryhasagreatimpactonairfoildragcoefficient．ComparedtOno—transitionmode

6、l，y—R8mtransitionmodelisofsomeimprovementonpredictingairfoildragcoefficient．Itisdifficultfor)，一R％transitionmodeltosimulate3-dairflowfieldandseparatecharacteristicsof2-dmodel．Keywords：transition；turbulentflow；airfoil；plane；aerodynamiccharacteristics0引言在航空航天领域，关于层流边界层向湍流边界层转捩的研究，

7、始终是研究的热点和难点。转捩的起始位置和长度对粘性阻力、壁面传热以及边界层分离特性具有强烈的影响。例如，在民用运输机中，摩擦阻力占总阻力的50％Ⅲ，而边界层内层流收稿日期：2016—06—15；修回日期：2016—0629通信作者：时晓天，xxtshi@163．corn的摩擦阻力却比湍流的摩擦阻力小得多[2]。因此，开展有关边界层转捩预测的研究对于飞机、宇宙飞船、旋翼桨叶和风轮机叶片的设计工作具有重要意义。目前，已成功应用于边界层流动转捩数值模拟的方法包括直接数值模拟、大涡模拟、e”方法、低雷诺数湍流模型和7一Re。转捩模型。其中，)，一R％模型是由

8、R．B．Langtry等[33发展的一种基于经验关系、只依赖于流场当地变量的两方程转捩模型，它与k-a)SS