翼型附体与平板交接部流场分析.pdf

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1、第32卷第10期舰船科学技术V01．32，No．102010年10月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYOct．，2010翼型附体与平板交接部流场分析陈小邹(武汉第二船舶设计研究所，湖北武汉430064)摘要：随着计算机技术的迅猛发展，数值计算方法逐渐成为研究船舶和潜艇流场的有效方法。本文以NACA0020翼型附体与平板主体相交接为研究对象，利用有限体积法离散求解K一占湍流模型计算雷诺数Re=2×10’时的粘性流场，对交接部的流场进行了详细分析，捕捉马蹄涡的形成和发展，分析了平板壁面和机翼表面的压力及剪切应力分布，与实

2、验结果的对比表明计算结果是可靠的。文中提出的方法对于潜艇艇型优化、减小流噪声都具有非常重要的意义。关键词：NACA0020翼型；平板；有限体积法；湍流中图分类号：U661．1文献标识码：A文章编号：1672—7649(2010)10—0008—04DOI：10．3404／j．issn．1672—7649．2010．10．002JunctionflowsanalysisaroundflatplatemountedafoilappendageCHENXiao．ZOU(WuhanSecondShipDesignandResearchIn

3、stitute，Wuhan430064，China)Abstract：Alongwiththerapiddevelopmentofcomputertechnology，thenumericalcalculationmethodofshipsandsubmarinesgraduallybecomeresearchshipeffectivemethodofflowfield．Thethree—dimensionalviscousflowfieldsaroundaNACA0020foilmountedontheflatplateares

4、imulatedatRe=2×105bynumericalmethodwhichtheK．占turbulencemodelisdiscretizedbythefinite—volumemethod．Thejunctionflowsareparticularlyanalyzed，andatthesametimethehorseshoevortex’8formationanddevelopmentiscaught．Italsoanalysesthepressurecoefficientandsheerstressdistributin

5、garoundflatwallandfoilsurface．Thegoodagreementwithavailablepublishedexperimentaldatashowsthismethodisfeasibleandreliable，andthemethodisimportantsignificanceonthehulloptimizationandnoisereductionofthesubmarine．Keywords：NACA0020foil；flatplate；finite—volumemethod；turbule

6、nce0弓f言流场模拟是船舶总体性能和水动力噪声研究的基础。一直以来模型试验是研究船舶和潜艇流场的重要方法。但流场测试从模型制作、试验准备到数据处理都存在周期长、耗费大等缺点。随着计算机技术的迅猛发展，数值计算¨叫1方法逐渐成为研究船舶和潜艇流场的另一有效方法。文中以NACA0020翼型附体与平板主体相交接为研究对象，研究交接部流场特性，为潜艇的减阻降噪研究打下基础。1理论基础直角坐标系下，不可压缩牛顿流体连续性方程与RANS方程为：警：0，(1)Oxip等+p吩篱=以一器+毒(p詈-p翊。(2)其中：Ⅱ。为时均速度；“：为脉动速

7、度，脉动速度相关项一P“：Ⅱ：称为雷诺应力。收稿日期：2010一04—06；修回日期：2010一05一07作者简介：陈小邹(1978一)，男，工程师，研究方向为船舶设计与制造。第10期陈小邹：翼型附体与平板交接部流场分析·9·上面的方程组是不封闭的，需要采用相应的湍流模型。本文采用K．占湍流模型，K．8湍流模型数学表达可以写成下面的形式：湍流动能K方程为：亟。越t+考(p叶K)2毒[(肛+丝o-k1／巫OxsJl+GI—pe；(3)湍流耗散率s方程为：等}+毒(p吩8)=毒【(p+丝or．＼．，竺Oxsll+cI．P-EK-G‘C

8、2,p8_K_。(4)式中：p，=q等为湍流粘性系数；G。=卢If丝+垫1孥为湍流动能的产生项。、Oxia菇，／d菇‘2计算模型2．I计算模型及网格划分设机翼弦长为c(C=10mm)，机翼厚度为0．239C，高取为0．6C，机翼头部顶点作为原点，沿