| 【中文题名】 | 高升力翼型的数值模拟 |
| 【英文题名】 | Numerical Simulation of the High Lift Airfoil |
| 【学科专业】 | 航空宇航推进理论与工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-6-18 |
| 【中关键词】 | 翼型,修型,数值模拟,升阻比,, |
| 【英关键词】 | airfoil,modified airfoil,numerical simulation,lift-drag-ratio, |
| 【分类导航】 | 航空、航天>航空>飞机构造与设计>机翼>> |
| 【论文摘要】 | 本文系统介绍了翼型的研究方法、几何参数、气动参数以及几何参数和气动参数两者之间关系等基本问题，并介绍了翼型数值模拟的数学物理基础和方法。并通过数值方法首先对NCACA4412翼型原型进行了模拟，并与实验数据进行了比较，证明了本文算法的可靠性；接着对NACA4424翼型原型及改型进行了模拟计算，即将原型尾缘适当加厚，再从弦长一定位置处用光滑曲线形成新翼型，结果证明在所计算的任何迎角、任何风速下，改型后升阻比都得到明显提高。其次对NACA4412原型及6种改型(包括改变修形开始位置、尾缘厚度、光滑曲线形状等)进行了类似模拟计算，证明改型在一定迎角范围内能有效提高翼型的升力系数和升阻比，升阻比最大提高幅度近200％；在小迎角条件下翼型的阻力系数也能有所降低。最后对NACA4412翼型进行了尖尾缘改型模拟，结果进一步降低了翼型阻力，翼型气动性能有进一步提高，但适用迎角范围尚小，还需要继续深入研究。 |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
5-6 |
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Abstract |
6-10 |
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第1章 绪论 |
10-13 |
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1.1 引言 |
10-11 |
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1.2 翼型研究的方法 |
11-12 |
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1.3 本课题研究的内容和方法 |
12-13 |
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第2章 翼型的基本问题 |
13-21 |
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2.1 翼型特性与飞机性能的关系 |
13 |
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2.2 翼型几何参数对结构设计的影响 |
13 |
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2.3 翼型的几何参数 |
13-14 |
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2.4 翼型的气动参数 |
14-15 |
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2.5 翼型的几何参数与气动特性之间的关系 |
15-18 |
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2.5.1 最大升力系数与几何参数的关系 |
15-16 |
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2.5.2 升力线斜率与几何参数的关系 |
16-17 |
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2.5.3 阻力系数与几何参数的关系 |
17 |
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2.5.4 力矩系数与几何参数的关系 |
17 |
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2.5.5 零升力迎角与相对弯度的关系 |
17-18 |
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2.6 NACA翼型 |
18-19 |
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2.6.1 NACA四位数字翼型 |
18 |
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2.6.2 NACA五位数字翼型 |
18 |
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2.6.3 NACA六位数字翼型 |
18-19 |
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2.7 选择翼型考虑的因素 |
19 |
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2.8 翼型设计与修形 |
19-21 |
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第3章 翼型数值模拟的数学物理基础 |
21-28 |
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3.1 流体力学基本方程 |
21-25 |
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3.1.1 质量守恒方程 |
21-22 |
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3.1.2 动量平衡方程 |
22-24 |
|
3.1.3 能量守恒方程 |
24-25 |
|
3.1.4 湍流的控制方程 |
25 |
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3.2 湍流模型 |
25-28 |
|
3.2.1 湍流流动的特征 |
25-26 |
|
3.2.2 湍流的基本方程 |
26-28 |
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第4章 数值计算方法 |
28-41 |
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4.1 控制方程的离散 |
28-31 |
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4.1.1 离散化的目的 |
28 |
|
4.1.2 离散时所使用的网格 |
28-29 |
|
4.1.3 常用的离散化方法 |
29-30 |
|
4.1.4 一阶迎风格式 |
30-31 |
|
4.2 差分格式、网格与边界的处理 |
31-33 |
|
4.2.1 差分格式的建立 |
31 |
|
4.2.2 网格的确定 |
31-32 |
|
4.2.3 边界处理方法 |
32-33 |
|
4.3 湍流数值模拟方法简介 |
33-36 |
|
4.3.1 湍流数值模拟方法的分类 |
33-34 |
|
4.3.2 直接数值模拟(DNS) |
34-35 |
|
4.3.3 大涡模拟(LES)简介 |
35 |
|
4.3.4 Reynolds平均法(RANS)简介 |
35-36 |
|
4.4 翼型数值模拟 |
36-41 |
|
4.4.1 翼型数值模拟湍流模型 |
37-38 |
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4.4.2 翼型数值模拟边界条件 |
38-39 |
|
4.4.3 求解器的选择 |
39-41 |
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第5章 计算结果及其分析 |
41-64 |
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5.1 计算模型及方案 |
41-48 |
|
5.2 NACA4424计算结果及分析 |
48-53 |
|
5.2.1 升力系数和阻力系数 |
48-50 |
|
5.2.2 压力系数 |
50-52 |
|
5.2.3 流场分析 |
52-53 |
|
5.3 NACA4412计算结果及分析 |
53-64 |
|
5.3.1 升力系数和阻力系数 |
54-59 |
|
5.3.2 压力系数 |
59-61 |
|
5.3.3 流场分析 |
61-62 |
|
5.3.4 尖尾缘结果 |
62-64 |
|
结论与讨论 |
64-65 |
|
附录Ⅰ 模型及网格图 |
65-67 |
|
附录Ⅱ 计算结果数据表 |
67-71 |
|
附录Ⅲ 升阻力系数与升阻比图 |
71-74 |
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附录Ⅳ 各工况下翼型表面压力系数图 |
74-87 |
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参考文献 |
87-89 |
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攻读硕士期间发表(含录用)的学术论文 |
89-90 |
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致谢 |
90-91 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.97180 |
