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栅格翼减阻特性的数值模拟研究

作　者: 姚君
导　师: 马贵春
学　校: 中北大学
专　业: 航空宇航制造工程
关键词: 栅格翼减阻数值模拟后掠格壁 Fluent
分类号: V211.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 25次
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内容摘要

栅格翼是由外部框架和内部众多的薄格壁所组成的，它是一种在有限翼展上由多个翼元组成的空间多升力面系统。栅格翼相对于平板翼具有许多优良的气动特性，但是阻力过大的问题限制了其发展。针对该问题而被广泛提出的减阻措施和方法主要有降低格壁厚度、格壁前后缘倒角、减少格数和选取适当的格壁剖面形状等。几种方法原理不同，各有优劣。而本论文所提出的后掠式栅格翼是将格壁后掠以降低来流有效速度并提高临界马赫数，进而起到降低阻力的作用。该措施的提出对于栅格翼减阻特性研究的进一步发展具有一定的意义。通过对飞机机翼后掠减阻原理的研究，构想将此种方法利用到栅格翼的减阻上。由于栅格翼是空间多升力面系统，每个单独的升力面都采用该原理，空间上的叠加将使格壁后掠减阻的利用效率大大提高。针对此，直接建立后掠式栅格翼的三维模型，在亚音速和跨音速区域对栅格翼的空气动力特性进行数值模拟，并对相关参数分析研究，从而为栅格翼的减阻技术的研究开辟新方向。本文基于空气动力学的相关理论，在分析栅格翼的外形和结构的基础上，引入新的减阻原理，论证其可行性后构建后掠式栅格翼的模型，通过模拟分析将改进前后的两组栅格翼的模拟数据进行比较研究。由于选择栅格翼在导弹上为“十”字型布局，所以对单独栅格翼的数值模拟包括水平布置和竖直布置的模拟。其次，再对栅格翼-弹身组合体的模拟数据进行分析研究，分别得出了升力系数、阻力系数和升阻比的结果，分析表明，后掠式栅格翼在减阻增升方面都具有积极的作用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 引言  9
  1.2 国内外研究现状  9-12
  1.3 研究内容和研究方法  12-13
    1.3.1 研究内容  12-13
    1.3.2 研究方法  13
  1.4 主要工作  13-15
2 栅格翼外形及其减阻方案  15-21
  2.1 引言  15
  2.2 栅格翼外形及可能的变化形式  15-16
  2.3 常见减阻方案介绍与分析  16-20
  2.4 本章小结  20-21
3 数值模拟  21-36
  3.1 引言  21
  3.2 流体力学的基本方程  21-24
    3.2.1 质量守恒方程  21-22
    3.2.2 动量守恒方程  22-23
    3.2.3 能量守恒方程  23-24
    3.2.4 纳维-斯托克斯方程  24
  3.3 湍流模型  24-26
  3.4 网格生成  26-28
    3.4.1 基本概念  26-27
    3.4.2 基本方法  27-28
  3.5 初始条件和边界条件  28-29
  3.6 显式和隐式算法  29-30
  3.7 多重网格加速收敛技术  30-31
  3.8 迎风格式  31-32
  3.9 有限体积算法及其离散格式  32-35
    3.9.1 有限体积法的算法特点  33-34
    3.9.2 有限体积法的离散格式  34-35
  3.10 本章小结  35-36
4 栅格翼外形对气动特性影响的研究  36-49
  4.1 引言  36-37
  4.2 单个栅格翼的不同外形数值模拟研究  37-45
    4.2.1 零攻角阻力特性模拟结果与分析  37-40
    4.2.2 栅格翼升阻特性模拟结果与分析  40-45
  4.3 栅格翼侧壁对升力特性影响的研究  45-47
  4.4 本章小结  47-49
5 组合体的数值模拟研究  49-62
  5.1 引言  49
  5.2 计算模型及条件设置  49-50
  5.3 数值计算及结果分析  50-60
    5.3.1 组合体零升阻力模拟结果与分析  50-54
    5.3.2 组合体升阻特性模拟结果与分析  54-60
  5.4 本章小结  60-62
6 总结与展望  62-64
  6.1 论文总结  62
  6.2 未来展望  62-64
参考文献  64-67
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果  67-68
致谢  68

栅格翼减阻特性的数值模拟研究

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