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翼型改型对超临界翼型气动性能影响的研究

作　者: 陆超
导　师: 申振华
学　校: 沈阳航空工业学院
专　业: 航空宇航推进理论与工程
关键词: 超临界翼型升阻比临界马赫数附面层
分类号: V211.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

超临界翼型由于拥有良好的跨声速气动性能,而被广泛应用于民航飞机、运输机和轰炸机等高亚声速巡航飞机上。而二维翼型的设计,是三维机翼的基础,因此,设计人员在对二维超临界翼型的研究上,花费了大量精力。鉴于此,本文选取某超临界翼型,探讨改型对超临界翼型气动性能的影响。本文采用翼型正设计方法以及计算流体力学基本原理,对NPU-S 73613翼型进行数值模拟,首先根据已公布的翼型实验数据,对原翼型进行计算,来验证软件和算法的可靠性。而后通过修改不同的翼型参数,这其中包括厚度、弯度、前缘半径、以及尾缘厚度,研究翼型气动性能的变化。最后根据前述计算结果和已有的经验,在原翼型的基础上,推出两种新的改型方案,达到改善原翼型气动性能的目的。计算结果表明,厚度、厚度位置和发散尾缘的变化,对翼型的气动性能影响很大,特别是最大厚度位置和发散尾缘的调整,在减弱激波强度,推迟临界马赫数方面效果明显。改型1在新的设计状态下升阻比下降了2.14%;而改型2的升阻比则提高了2.67%,使原翼型在跨声速阶段气动性能有了一定的提高。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-17
  1.1 研究背景  11
  1.2 超临界翼型的特点及国内外研究概况  11-13
  1.3 翼型改型方法  13-14
  1.4 计算流体力学的现状、发展和前景  14-16
  1.5 本文工作的主要内容  16-17
第2章翼型理论基础  17-25
  2.1 翼型几何参数  17-18
  2.2 翼型气动参数  18-21
  2.3 超临界翼型与后缘发散翼型  21-22
  2.4 本文所使用的原始翼型及其参数  22-25
第3章计算理论与计算方法  25-45
  3.1 流体力学基本方程  25-29
    3.1.1 连续性方程  25
    3.1.2 二维Navier-Stokes 方程  25-28
    3.1.3 能量守恒方程  28-29
  3.2 湍流及其方程  29-32
    3.2.1 湍流的控制方程  29-30
    3.2.2 湍流流动的特征  30
    3.2.3 湍流的基本方程  30-32
  3.3 数值计算方法  32-40
    3.3.1 控制方程的离散  32-35
    3.3.2 差分格式、网格与边界的处理  35-37
    3.3.3 湍流数值模拟方法简介  37-40
  3.4 翼型数值计算方法  40-45
    3.4.1 翼型数值模拟湍流模型  41-42
    3.4.2 翼型数值模拟边界条件  42-43
    3.4.3 求解器的选择  43-45
第4章模型的建立及求解  45-50
  4.1 几何模型的建立  45
  4.2 计算网格的生成  45-48
    4.2.1 Gambit 软件介绍  45-46
    4.2.2 计算域的划定  46
    4.2.3 节点分布与网格生成  46-48
    4.2.4 网格质量检查  48
  4.3 计算边界条件和求解器设置  48-49
  4.4 计算方案  49-50
第5章计算结果分析  50-72
  5.1 计算可行性验证  50-52
  5.2 翼型主要几何参数对气动性能影响的分析  52-65
    5.2.1 厚度对翼型的气动性能影响研究  52-56
    5.2.2 弯度对翼型的气动性能影响研究  56-59
    5.2.3 前缘半径对翼型的气动性能影响研究  59-62
    5.2.4 尾缘厚度对翼型的气动性能影响研究  62-65
  5.3 综合改型与原翼型比较分析  65-72
    5.3.1 改型目标  65-66
    5.3.2 改型思路  66
    5.3.3 改型结果分析  66-72
结论  72-73
附录Ⅰ原翼型与各改型在雷诺数RE=2.45×106下静压分布图  73-82
附录Ⅱ原翼型与改型1、改型2 在雷诺数RE=2.45×106下速度矢量图  82-86
参考文献  86-88
致谢  88-89
攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文  89

翼型改型对超临界翼型气动性能影响的研究

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