[發(fā)明專利]一種控制翼面附著流動的前緣組合凸起結(jié)構(gòu)及其流動控制方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011022430.5 | 申請日： | 2020-11-10 |
| 公開（公告）號： | CN112231828A | 公開（公告）日： | 2021-01-15 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 李德友;常洪;王洪杰;左志鋼;郭鵬程;劉樹紅;宮汝志 | 申請（專利權(quán)）人： | 哈爾濱工業(yè)大學 |
| 主分類號： | G06F30/15 | 分類號： | G06F30/15;B64C3/36;B64F5/00;G06F30/28 |
| 代理公司： | 哈爾濱市陽光惠遠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211 | 代理人： | 劉景祥 |
| 地址： | 150001 黑龍*** | 國省代碼： | 黑龍江;23 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 控制 附著 流動 前緣 組合 凸起 結(jié)構(gòu) 及其 方法 | ||
1.一種控制翼面附著流動的前緣組合凸起結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述前緣組合凸起結(jié)構(gòu)包括基礎(chǔ)翼型(3)和前緣組合凸起，所述基礎(chǔ)翼型(3)上設(shè)置前緣組合凸起，所述前緣組合凸起包括凸起Ⅰ(1)和凸起Ⅱ(2)，所述凸起Ⅰ(1)和凸起Ⅱ(2)相鄰設(shè)置，所述凸起Ⅰ(1)和凸起Ⅱ(2)前端輪廓線為正弦型，所述凸起Ⅰ(1)和凸起Ⅱ(2)的周期弦長為25％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種控制翼面附著流動的前緣組合凸起結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述凸起Ⅰ(1)起幅值為弦長的15％；所述凸起Ⅱ(2)起幅值為弦長的5％。
3.一種前緣組合凸起結(jié)構(gòu)的翼面附著流動控制方法，其特征在于，所述流動控制方法具體包括以下步驟：
步驟1：輸入各種參數(shù)及編輯各種條件；
步驟2：根據(jù)編輯條件進行幾何建模，并確定用于計算的翼型模型；
步驟3：根據(jù)步驟2的翼型模型進行網(wǎng)格劃分；
步驟4：根據(jù)步驟3的網(wǎng)格劃分進行流體基本控制方程計算；
步驟5：對流體基本控制方程進行湍流模型的選取及修正；
步驟6：根據(jù)步驟4流體基本控制方程進行邊界條件選取及離散的數(shù)值方法；
步驟7：根據(jù)單凸起改變幅值的影響，確定前緣組合凸起結(jié)構(gòu)；
步驟8：根據(jù)前緣組合凸起結(jié)構(gòu)控制工況下隨機性的流動，確定附著區(qū)和分離區(qū)；
步驟9：驗證前緣組合凸起結(jié)構(gòu)的可行性。
4.根據(jù)步驟3所述翼面附著流動控制方法，其特征在于，所述步驟2進行幾何建模具體為，應(yīng)用UG軟件對基礎(chǔ)翼型輪廓線進行繪制，翼段弦長為200mm，展向?qū)挾葹?.25倍弦長最大厚度為弦長21％位于弦長34％處，前緣改型凸起采用波長為0.25倍弦長、幅值為0.1倍弦長的正弦型改型改型翼段凸峰截面采用外擴方式生成，坐標點生成方式由式(1)決定并采用相同方式對翼型輪廓線建模。
式中，(x′i,y′i)為改型后凸峰截面坐標點，(xi,yi)為基準翼段截面坐標點，xm為翼段最大厚度點橫坐標，A為凸起幅值，其中i＝1，2，…，k，下角標i為構(gòu)成翼面二維輪廓線的第i個點，下角標m為翼型最大厚度點對應(yīng)的第m個點；；
為保證翼型前緣來流以及計算域出口處流動充分發(fā)展，在流動方向進行適當延伸，最終計算域入口距翼型前緣3000mm，出口距翼面尾緣5000mm，展向?qū)挾葹?50mm。
5.根據(jù)步驟3所述翼面附著流動控制方法，其特征在于，所述步驟3具體為，設(shè)置70層邊界層網(wǎng)格、翼段表面網(wǎng)格首層高度為0.01mm、增長比率約為1.1以滿足計算模型對y+值要求；最后各翼型流域網(wǎng)格網(wǎng)格質(zhì)量均高于0.6，對網(wǎng)格進行了更新以起到計算更快收斂、優(yōu)化流場計算結(jié)果的目地，主要針對凸起后部網(wǎng)格進行優(yōu)化。
6.根據(jù)步驟3所述翼面附著流動控制方法，其特征在于，所述步驟4具體為，采用空氣作為計算工質(zhì)，且其入口流動速度為13.1m/s，此時流動簡化為恒溫不可壓縮運動，它滿足流體力學中的控制方程；連續(xù)性方程：
動量方程：
式中：ui是速度(m/s)，i＝1,2,3；p是壓力(Pa)；xi是坐標(m)；fi是質(zhì)量力(N/kg)；t是時間(s)；v是運動粘度(Pa·s)；
目前學者廣泛采用雷諾提出的湍流平均運動思想，通過將瞬時值用平均值與脈動值的和來表示，即：
其中，D'為脈動值，為平均值，D為瞬時值；
此時上述兩個方程將變?yōu)椋?/p>
質(zhì)量守恒：
動量守恒(雷諾方程)：
式中：-為雷諾應(yīng)力。
然而，引入雷諾應(yīng)力之后，方程數(shù)目不夠無法進行求解；因此，需要選擇合適的湍流模型方程，將脈動項和時均項聯(lián)系起來以起到求解方程的目的。
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