二维襟翼缝道外形的气动优化设计研究

论文摘要

随着现代商用运输机的飞行速度越来越快，增升装置的性能显得越来越重要。富勒襟翼是一种常用的后缘襟翼，它比普通单缝襟翼的升力增量更大，而比双缝或多缝襟翼的结构和运动机构简单，更有利于升力的优化，在大型民用飞机上有着越来越多的应用。本文首先使用二次曲线法对襟翼外形曲线分为三段进行描述；然后使用ESI-CFD软件对两段翼型的网格模型进行建模并使用SST-k-ω湍流模型进行计算；接着通过增加襟翼的弦长、偏角，优化缝道参数以及修改襟翼几何外形三个步骤来提高襟翼的升力增量；最后对三维带襟翼的机翼网格模型进行了建模和计算，并对结果进行了分析。研究结果表明：增加襟翼的弦长和偏角可以大幅提高襟翼的升力增量，优化缝道参数、修改襟翼外形可以使两段翼型的最大升力系数提高。在缝道优化阶段，当两段翼型攻角较小时，主翼的尾迹流无法对襟翼的分离起到足够的抑制作用，襟翼的分离情况比较严重；当两段翼型的攻角加大的时候，由于襟翼和主翼后缘在来流方向上距离减小，主翼的尾迹流动对襟翼分离流动的抑制作用加大，而缝道流动速度增加，襟翼的分离减小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 增升装置及应用
• 1.3 CFD 技术的应用
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 襟翼与缝道外形的参数化建模
• 2.1 飞机自由曲面/曲线的数学建模方法
• 2.1.1 参数化方法种类
• 2.1.2 二次曲线法
• 2.2 襟翼外形曲线的数学模型
• 2.2.1 曲线 1-2-3 段
• 2.2.2 曲线 3-4-5 段
• 2.2.3 曲线 5-6 段
• 2.3 襟翼舱外形曲线的数学模型
• 2.3.1 曲线 3'-4'-5'段
• 2.3.2 曲线 1'-2'-3'段
• 2.4 襟翼缝道外形的参数化模型
• 2.4.1 襟翼外形控制变量
• 2.4.2 襟翼舱外形控制变量
• 2.5 本章小结
• 第三章 襟翼气动网格生成及流场模拟
• 3.1 CFDRC 软件的简介
• 3.2 网格技术
• 3.2.1 结构网格
• 3.2.2 对接网格
• 3.2.3 嵌套网格
• 3.3 基于襟翼外形的气动网格生成技术
• 3.3.1 基本翼型的气动网格生成
• 3.3.2 两段翼型的气动网格生成
• 3.4 流场模拟
• 3.4.1 湍流数值模拟方法
• 3.4.2 湍流模型
• 3.4.3 计算条件设置
• 3.4.4 计算结果
• 3.5 本章小结
• 第四章 襟翼外形以及缝道的优化
• 4.1 襟翼缝道优化的物理意义
• 4.2 襟翼弦长参数的改进
• 4.2.1 襟翼弦长与偏角的增加
• 4.2.2 网格划分及气动计算
• 4.3 襟翼缝道参数的改进
• 4.4 襟翼气动外形的改进
• 4.5 结果的比较及讨论
• 4.6 本章小结
• 第五章 三维机翼气动网格建模的初步研究
• 5.1 三维机翼的网格生成
• 5.2 边界设置
• 5.3 计算以及结果
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 进一步的研究
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文