三角翼涡破碎.doc

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1、关于三角翼前缘涡破碎的文献综述卞少兵（南京航空航天大学，南京210016）摘要：由于三角翼前缘涡能够产生很大的非线性涡升力,前缘涡提供的升力是大攻角飞行时翼面升力的主要来源。三角翼能够协调亚、跨、超音速不同速度范围对机翼平面形状要求的矛盾，因此对三角翼前缘涡的研究显得尤为重要。本文对当前学者三角翼前缘涡破碎位置的研究方法和研究内容以及研究意义进行综述。关键词：三角翼前缘涡破碎位置研究手段影响因素一主要研究手段1实验研究1.1水洞实验[1]在水洞中完成三角翼表面的流场显示，实验设备一般为立式水洞或者卧式水洞，通过相似准则雷诺数模拟，采用染色液流态显示技术观察流场，通过拍照技术记录涡破碎位

2、置。1.2风洞测压实验1.2.1动态压力测量实验是在风洞内进行，基于一定的实验雷诺数进行流场模拟，动态压力测量使用小型动态压力传感器。通过压力的变化确定不同位置的频谱进而确定涡破碎点的位置。[2]1.2.2前缘涡破碎的流动显示实验研究在低速风洞中进行。采用四氯化钛发烟技术显示前缘涡核轨迹及涡破碎位置。流动显示图形采用相位锁定照相记录。[10]2数值计算2.1从流体力学的基本方程出发，利用Hall的涡核准柱假设，导出反映涡核运动的N一S方程。采用差分方法计算旋涡流场，进而分析三角翼上前缘分离涡的运动特点及其破碎机理。[5]2.2通过人工压缩性方法求解了三维定常不可压Euler方程和雷诺平

3、均Nayierstokes方程，应用Beam－Warming近似因子分解格式及其对角化形式，采用BaldwinLomax代数湍流模型。[11]二涡破碎位置的影响因素1螺旋形强制谐波振荡对涡破碎位置的影响[3]螺旋形强制谐波振荡对涡破碎位置的影响在实验中首先发现，在此基础上，在同一实验装置上增加了激振系统，对该现象作了专门的研究。通过研究发现，轴状涡与强制涡量波相互作用的结果会使涡破碎位置发生变化;在一定的雷诺数R。和环量数口下，有一最佳的激振频率，它可使破碎位置有最大的后移量。2尖顶襟翼长度对三角翼前缘涡破碎位置的影响[1]静态实验情况下,尖顶弯折对三角翼前缘涡破裂影响的因数为尖顶襟翼

4、弯折的角度和其长度。实验结果表明尖顶襟翼的向下弯折减小了靠近襟翼翼面的有效攻角,从而推迟了前缘涡破裂的发生,涡破裂位置随弯折角的变化呈非线性变化且弯折襟翼越长涡破碎位置越推迟。3机身前体横截面形状对三角翼涡破裂位置的影响[4]通过数值模拟知道机身前体横截面形状对翼涡强度的分布状态有着重大影响，而翼涡强度的分布状态对翼涡破裂位置有着重大影响，保持翼涡强度递增，有利于形成轴向顺压梯度，从而延迟翼涡破裂。4后缘喷流对三角翼前缘涡的影响[6]实验结果表明喷流使三角翼喷流侧涡核推后破碎,而使未喷侧涡破碎略有提前。喷流推后涡破碎的原因是喷流使涡核保持高速度的区域增大了,推迟了涡核减速的位置;同等情

5、况下,差动喷流比对称喷流效果好,而差动喷流中两侧喷流又比一侧喷流效果好。5不同前缘形状对三角翼前缘涡的影响[7]小迎角下,前缘迎风面倒角机翼具有最佳的螺旋涡产生的前缘形状,其产生前缘螺旋涡的迎角最小,因而其升力系数略高于其余3种机翼,而其阻力特性接近平板机翼;在迎角(20°~28°)范围,前缘背风面倒角机翼的升力系数与升阻比值最高,即增升效果最好，或者可以理解为前缘涡破碎在背风面倒角的情况下推迟效果最好。6动态试验中支架对三角翼涡破碎影响[8]在非定常过失速情况下,涡的破碎位置与非定常气动力一样具有迟滞环特性。在同样攻角条件下,随着类似后横向支架的加高,或其位置越靠近三角翼模型后缘,无

6、论静态、上仰、下俯,涡破碎点位置均更靠近三角翼模型前缘。7洞壁对三角翼涡破碎位置的影响[9]同样攻角条件下,随着模型加大涡破碎点位置不断后移,也就是表明了洞壁对三角翼涡破碎有一定的影响，且洞壁与模型的比例越小，那么影响越大。8俯仰振荡三角翼前缘涡破碎位置的影响[10]大幅俯仰振荡三角翼的动态涡破碎的弦向位置明显滞后于相应攻角下的静态位置,此滞后量随折合频率增加而增大。三研究意义在一定攻角下，三角翼上的流动主要由一对反向旋转的前缘涡控制，这对前缘涡是由机翼前缘分离产生的自由剪切层卷曲形成的。在前缘涡涡核内轴向速度分布基本上是对称的，其最大值可达自由流速度的4到5倍。这个很大的轴向速度导致

7、了涡核内低压的产生，进而产生了很大的非线性涡升力。因此推迟涡破碎位置有着重大的意义。涡破碎的推迟可以增加飞机的升力、节约燃料及提高飞机的机动性和敏捷性。[6]参考文献：[1]徐燕，王晋军.尖顶襟翼长度对三角翼前缘涡破裂的影响.北京航空航天大学学报.Vol.28　No·5.October　2002.[2]张明禄,祝立国,吕志咏.三角翼前缘涡破裂点脉动的实验分析.北京航空航天大学学报.Vol.32　No·6.June　2006.[3]姚民辈,蒋林波