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    188宝金博页面版: NACA4412翼型低速绕流的定常 ／非定常计算对比研究

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    内容提示： 第 17 卷 第 2 期 2017 年 1 月1671—1815(2017)002-0283-06科 学 技 术 与 工 程Science Technology and EngineeringVol. 17 No. 2 Jan． 2017 2017 Sci. Tech. Engrg.航空、航天NACA4412 翼型低速绕流的定常/非定常计算对比研究闫文辉(中国航空研究院新技术研究所，北京 100012)摘 要 对 NACA4412 翼型低速绕流进行了定常/非定常数值计算。对流项及扩散项的空间离散分别采用 Ｒoe 格式和二阶中心格式，时间方向采用了二阶精度的双时间步隐式方法求解，湍流模式采用了两方程 SST k-ω 模式。将定常/非定常数值计算结果与实验数据进行了对比，非定常计算显示出...

    文档格式：PDF | 页数：6 | 浏览次数：1000 | 上传日期：2017-03-06 02:24:21 | 文档星级：
    第 17 卷 第 2 期 2017 年 1 月1671—1815(2017)002-0283-06科 学 技 术 与 工 程Science Technology and EngineeringVol. 17 No. 2 Jan． 2017 2017 Sci. Tech. Engrg.航空、航天NACA4412 翼型低速绕流的定常/非定常计算对比研究闫文辉(中国航空研究院新技术研究所，北京 100012)摘 要 对 NACA4412 翼型低速绕流进行了定常/非定常数值计算。对流项及扩散项的空间离散分别采用 Ｒoe 格式和二阶中心格式，时间方向采用了二阶精度的双时间步隐式方法求解，湍流模式采用了两方程 SST k-ω 模式。将定常/非定常数值计算结果与实验数据进行了对比，非定常计算显示出了翼型尾缘附近周期性脱落涡现象，尾迹流动区里非定常流动现象明显，时间平均的非定常计算结果与实验数据符合的更好。关键词 翼型绕流 非定常计算 湍流模型 尾迹流动中图法分类号 V211. 3; 文献标志码 A2016 年 8 月 12 日收到 国家自然科学基金(11402307)资助。作者简介:闫文辉，男，博士。E-mail:15608911@ qq. com。引用格式:闫文辉． NACA4412 翼型低速绕流的定常/非定常计算对比研究［J］． 科学技术与工程，2017，17(2):283—287Yan Wenhui． Steady/unsteady numerical study of NACA4412airfoil around flow［J］． Science Technology and Engineering，2017，17(2):283—287翼型绕流是工程实践中常见的问题之一，比如飞机的起飞、降落，多级压气机、涡轮的数值模拟等。当来流攻角或雷诺数较大时，翼型绕流的尾缘附近会出现分离流动，进而会出现非定常涡脱落现象。如果继续使用定常的计算方法研究该类型流动，计算的翼型尾迹区速度剖面，以及翼型升阻特性就会不准确。由于尾迹内部流动的强非定常性，速度剖面及雷诺应力的分布也具有非定常性，尾迹流动松弛效应的研究也是困难的。在这种情况下，有必要使用非定常的计算方法对流动进行细致的研究。叶建等［1］ 对 NACA0012 翼型低雷诺数下的绕流进行了非定常计算，分析了尾涡脱落非定常分离流动机制;赵海洋等［2］ 使用双时间隐式方法求解了 NA-CA0012 翼型俯仰强迫振动非定常流。致哿四诘蕉约扑憬峁挠跋;张强等［3］ 数值计算了绕翼型低雷诺数流动下，非定常分离泡对翼型气动特性的影响;胡运聪等［4］ 使用双时间步结合多重网格的方法计算了振荡叶栅粘性非定常绕流，大大提高了计算效率;任鑫等［5］ 使用定常计算方法研究了 NA-CA4412 翼型的尾迹流动松弛效应，分析了湍流模式对计算结果的影响;闫文辉等［6］ 使用 Gao-Yong 湍流方程研究了 ＲAE2822 翼型绕流中的激波边界层干扰问题。本文使用可压缩非定常 Navier-Stockes(N-S)方程研究 NACA4412 翼型的低速绕流问题，湍流模式采用两方程 SST k-ω 模式，对 NACA4412 翼型最大升力攻角附近的低速绕流进行了数值模拟，翼型来流攻角 13. 87°，来流马赫数 0. 079，基于翼型弦长和来流条件的 Ｒeynolds 数为 1. 52 × 10 6，该流动由 Coles 和 Wadcock ［7］ 做了热线风速测量实验。研究表明，在该条件下翼型尾缘具有比较明显的分离区。相比定常计算结果，时间平均的非定常计算结果与实验值符合的更好，特别是在流动松弛效应明显的尾迹流动区，速度剖面受非定常涡脱落影响明显。1 控制方程和数值方法1. 1 控制方程及湍流模式控制方程为可压缩非定常 Navier-Stockes(N-S)方程，无量纲尺度选为来流密度 ρ ∞ 、来流音速 a ∞ 、来流静温 T ∞ 以及以翼型弦长 c 为特征长度的参考尺度。直角坐标系下无量纲化后的二维、非定常连续方程、动量方程、能量方程的微分形式如下(上下标中 turb 表示湍流)。ρt+xjρu( )j= 0 (1) ρu ( )it+xjρuj u i +pδ( )ij=xjσ ij+σturb( )ij(2) ρ ( ) Et+xj ［(ρE + p)uj ］=xj ［ui(σij+ σturbij)－ (q j + q turbj)］ (3)式中 E =e +12u i u i =c p T －pρ+12u i u i ，q j = －κTxj ，

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