多段翼型缝道流动的相似准则研究

论文摘要

在飞机的机翼设计中，增升装置得到广泛的应用。由于其流动和作用机理的复杂性，增升装置的设计是机翼设计中的难点。多段翼型是飞机上最为常用的增升装置。缝道参数对多段翼型的性能有很大影响。对于多段翼型的最终构型，往往是由风洞实验最终确定的。然而由于实验雷诺数与使用雷诺数的不同，实验最佳参数未必在使用时有最佳效果。 本文针对GAW-1两段翼型，用数值计算对该翼型的边界层转捩位置和表面压力分布进行了计算研究。并设计、加工了风洞实验模型，在西北工业大学NF-3风洞中进行了实验研究。实验雷诺数为0.52×106～2.06×106，主要测定翼型升力系数和对应缝道流场的速度型。实验状态主要有：（1）襟翼偏角δ=40°，O／L=0，Gap=8～20mm；（2）δ=10°，O／L=43.4mm，Gap=4.45～27mm；都有自由转捩和固定转捩状态。 研究表明：（1）多段翼型在大升力状态时存在不稳定现象，即虽然升力系数较大，但不稳定。设计使用中应引起足够重视；（2）随着雷诺数的变化，得到缝道中边界层相应减薄的流动图谱；（3）随着雷诺数的增加，缝道内的无因次平均速度在增加，与升力系数的增加趋势相同；（4）在Re数为0.52×106～2.06×106内，升力系数受雷诺数影响明显；（5）对于本文研究的模型，Re数为0.52×106～1.03×106内，自由转捩下最大升力系数提高近似呈线性，固定转捩下最大升力系数变化无明显趋势；Re数为1.03×106～2.06×106内，自由转捩和固定转捩下最大升力系数变化分别近似呈线性；（6）雷诺数为1.03×106～2.06×106时，在相同最大升力系数条件下，随着雷诺数的增加，缝道宽度按如下规律减少：△Gap=—0.00154c△Re。 本文研究结果对中小型无人机增升装置的设计和应用有一定的指导意义。本文的方法和思路对于大型飞机增升装置的缝道优化选型有一定的探索意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 意义与背景
• 1.2 国外对该课题的研究历史
• 1.3 本文所做的工作
• 第二章 增升装置
• 2.1 增升装置的种类及参数定义
• 2.1.1 后缘增升装置的种类
• 2.1.2 前缘增升装置的种类
• 2.1.3 增升装置几何参数的定义
• 2.2 增升装置的选择
• 2.2.1 增升装置形式的选择
• 2.2.2 对升力系数的要求
• 2.2.3 对升阻比的要求
• 第三章 雷诺数对风洞实验数据的影响
• 3.1 概述
• 3.2 模拟中的问题
• 3.2.1 尺度效应
• 3.2.2 一些虚假雷诺数效应
• 3.3 低速高升力风洞实验的雷诺数效应
• 3.3.1 翼型失速特性
• 3.3.2 二维多段翼型气动特性
• 3.4 本章小节:二维多段翼型的雷诺数效应
• 第四章 转捩点位置计算
• 4.1 转披点位置的确定方法
• 4.2 主程序流程图
• 4.3 本章小节:转捩点位置计算结果
• 第五章 模型设计与实验过程
• 5.1 风洞介绍
• 5.2 模型设计
• 5.2.1 翼型设计的问题
• 5.2.2 主翼和襟翼结构
• 5.2.3 连接件设计的问题
• 5.2.4 洞壁干扰修正
• 5.3 实验过程
• 5.3.1 翼型测压
• 5.3.2 缝道速度型测定
• 第六章 实验结果及分析
• 6.1 自由转捩下的升力系数
• 6.1.1 同缝宽变风速曲线
• 6.1.2 同风速变缝宽曲线
• 6.2 固定转捩下的升力系数
• 6.2.1 同缝宽变风速曲线
• 6.2.2 同风速变缝宽曲线
• 6.3 最大升力系数规律的探索
• 6.4 缝道流动速度分布
• 6.5 大偏角下的升力特性
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本文主要工作总结
• 7.2 存在的问题和研究展望
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢