表面微結(jié)構(gòu)減阻的機(jī)理研究與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、減阻是大型飛機(jī)發(fā)展的基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)問題之一。從空氣動(dòng)力飛行伊始,阻力就是飛行器設(shè)計(jì)中的主要問題。降低阻力可以提高飛機(jī)效率,同時(shí)改善飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)目前大型客機(jī)降低阻力,提高效率的實(shí)際需要,本文研究了一種使用被動(dòng)流動(dòng)控制減阻方法,通過在固壁表面布置微結(jié)構(gòu)來改善流場從而實(shí)現(xiàn)減阻。
　　本文采用RANS和LES相結(jié)合的數(shù)值計(jì)算方法,比較系統(tǒng)地分析了在平板及高低速翼型表面橫置小肋及溝槽對(duì)降低湍流摩擦阻力的影響。文中使用RANS方法計(jì)算平板

2、和翼型阻力,而LES方法則著重分析流場變化過程,以研究減阻機(jī)理。在此基礎(chǔ)上,對(duì)微結(jié)構(gòu)的參數(shù)進(jìn)行了較為細(xì)致和系統(tǒng)的分析研究,最終使用響應(yīng)面等優(yōu)化方法,開展了橫置微結(jié)構(gòu)外形及布置參數(shù)的優(yōu)化研究。另外將小肋參數(shù)進(jìn)行無量綱化研究。最后考慮了將微結(jié)構(gòu)分布的形式進(jìn)行改變,在平板表面離散化布置以增加其工程實(shí)用性。
　　通過對(duì)平板表面微結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果的分析與優(yōu)化,得到了具有最佳減阻效果的小肋參數(shù),使用最優(yōu)參數(shù)的小肋與溝槽,與平板對(duì)比,分別得到了最大

3、3.986％和4.675%的減阻效果。無量綱化結(jié)果顯示,當(dāng)無量綱高度h+≤5時(shí)有減阻效果,并且h+=2~3時(shí)阻力最小。離散化布置微結(jié)構(gòu)的結(jié)果表明,離散化布置后,仍然能得到一定的減阻,但是效率有所降低。在高速和低速翼型表面布置微結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果顯示,微結(jié)構(gòu)的加入改變了翼型表面的流場和壓力分布,使得粘性阻力略有降低但是壓差阻力上升,最終使得總阻力增加。
　　通過對(duì)流場的分析,得到了微結(jié)構(gòu)減阻的機(jī)理,即橫置的微結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生渦柱,其功能類似