平板翼尖渦引起的阻力機(jī)理研究.pdf

1、翼尖渦是大型客機(jī)飛行尾跡以及撲翼飛行尾跡中主要渦系結(jié)構(gòu),由其誘導(dǎo)產(chǎn)生的渦致阻力和升力在大型客機(jī)阻力研究以及撲翼飛行的高升力機(jī)理中占據(jù)重要的作用。Ellington[1]以及Dabiri[2]通過渦系結(jié)構(gòu)的演化來分析流體動力的產(chǎn)生機(jī)理,進(jìn)而為分析翼尖渦產(chǎn)生渦致阻力的機(jī)理提供一種嶄新的思路。翼尖渦是由于擾流和壓差而產(chǎn)生的,所以,可以通過簡化,利用平板的啟動產(chǎn)生最基本的翼尖渦結(jié)構(gòu),取得對應(yīng)的基本理論和機(jī)理。針對該類基本的翼尖渦,Ringuet

2、te[3]通過對不同展弦比的平板啟動產(chǎn)生的翼尖渦進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)當(dāng)翼尖渦不再生長時渦致阻力趨于定常。但是,他們并未對翼尖渦的演化過程以及渦致阻力產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行深入的研究。因此,本文通過數(shù)值模擬平板啟動的過程,并采用基于隨體坐標(biāo)的流函數(shù)方法確定翼尖渦的邊界,進(jìn)一步利用渦量矩定理分析翼尖渦產(chǎn)生的渦致阻力,取得相應(yīng)的結(jié)論如下:
　　翼尖渦的演化存在明顯的三個階段:1.翼尖渦快速生長階段,該階段翼尖渦基本吸收平板脫落的全部渦量,同時翼尖渦渦

3、核未與平板發(fā)生分離。2.翼尖渦渦核與平板分離并向下游傳輸?shù)碾A段,該階段翼尖渦通過吸收和夾帶作用增加自身的強(qiáng)度,同時該階段翼尖渦的尾跡會變得越來越不穩(wěn)定而形成一系列的小渦系結(jié)構(gòu)。3.翼尖渦穩(wěn)定的吸收環(huán)量并保持與平板的一起運(yùn)動,而不再進(jìn)一步向下游傳輸。
　　渦致阻力也經(jīng)歷三個明顯的過程:由于翼尖渦快速生長而使渦致阻力快速增長的階段;由于渦核向下游的傳輸翼尖渦生長變緩而導(dǎo)致渦致阻力的下降階段;以及翼尖渦開始穩(wěn)定而引起渦致阻力趨于定常的階