结冰对带舵面翼型流场的影响及其气动参数分析 被引量：4

1

作者 李冬 张辰 +1 位作者 王福新 刘洪 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期367-373,共7页

利用计算流体动力学方法模拟了结冰后带舵面翼型的流场变化特征,分析了不同攻角条件下升力系数与舵面偏转角的量化关系,并对比了角冰和脊状冰条件下气动导数的差异.结果表明:与干净翼型相比,结冰后带舵面翼型的升力系数及升力系数关于... 利用计算流体动力学方法模拟了结冰后带舵面翼型的流场变化特征,分析了不同攻角条件下升力系数与舵面偏转角的量化关系,并对比了角冰和脊状冰条件下气动导数的差异.结果表明:与干净翼型相比,结冰后带舵面翼型的升力系数及升力系数关于舵面偏转角的变化率出现了较大降幅;舵面下偏导致的"上洗"效应将会加大冰型对流场的干扰,角冰引起的流动分离尺度受舵面偏转角的影响较大,且随着来流攻角增加而愈加明显;脊状冰可使翼型上表面产生大范围的流动分离,带舵面翼型的失速偏转角大幅提前,升力系数关于舵面偏转角的变化率大幅降低;在角冰条件下,带舵面翼型的相对气动导数呈现出3个不同的变化阶段,且随着来流攻角和舵面偏转角的增加而逐级下降,而在脊状冰条件下则呈现出2个不同的变化阶段,且其降幅更明显. 展开更多

关键词 飞机 结冰翼型 舵面偏转角 流动分离 气动导数

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基于分区大涡模拟方法的双角冰翼型气动特性分析

2

作者 田增冬 《电子测试》 2020年第5期70-71,共2页

为研究大迎角状态下机翼前缘双角冰诱导产生的流动大分离问题,本文将RANS方法与WMLES方法结合起来,构造了一种分区大涡模拟(ZLES)方法,针对具有双角冰的GLC305翼型进行了数值研究,并与RANS方法、IDDES方法及风洞试验进行了对比,结果表明... 为研究大迎角状态下机翼前缘双角冰诱导产生的流动大分离问题,本文将RANS方法与WMLES方法结合起来,构造了一种分区大涡模拟(ZLES)方法,针对具有双角冰的GLC305翼型进行了数值研究,并与RANS方法、IDDES方法及风洞试验进行了对比,结果表明:ZLES方法够准确预测宏观的升力系数,压力分布、分离范围、再附位置等流场特征参数较之IDDES、RANS及文献结果与试验吻合最好,适用于双角冰诱导大分离流动的数值模拟。 展开更多

关键词 分区大涡模拟 双角冰 结冰翼型 分离流动

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基于IDDES方法的翼型结冰失速分离流动数值模拟 被引量：8

3

作者 张恒 李杰 龚志斌 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2016年第3期283-288,共6页

应用基于k-ωSST湍流模型的IDDES(Improved Delayed Detached Eddy Simulation)方法,就失速点附近翼型前缘典型双角状积冰导致的复杂分离流动进行了数值模拟研究。通过与风洞试验结果进行对比,表明对于此类分离流动问题,IDDES方法能够... 应用基于k-ωSST湍流模型的IDDES(Improved Delayed Detached Eddy Simulation)方法,就失速点附近翼型前缘典型双角状积冰导致的复杂分离流动进行了数值模拟研究。通过与风洞试验结果进行对比,表明对于此类分离流动问题,IDDES方法能够在壁面附近取得良好的速度预测结果,有效解析分离区域内的中小尺度湍流结构,较为准确地描述大尺度时均分离泡的再附位置和形态特征,适用于翼型结冰后复杂流动的精细分析。同时计算结果显示当此带冰翼型位于失速点附近时,角状冰后方脱落剪切层内部的旋涡不稳定析出和输运过程促进了外部流动与回流区域流动间的掺混,将导致流动发生非定常再附现象。 展开更多

关键词 IDDES 结冰翼型 失速分离 复杂流动

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翼型结冰状态复杂分离流动数值模拟综述 被引量：3

4

作者 赵宾宾 张恒 李杰 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期16-34,共19页

结冰触发的复杂分离流动将导致翼型气动性能特别是失速特性全面恶化。结冰状态气动特性的准确预测和流动机理的深入剖析依赖于分离流场结构的精确求解。随着计算流体力学特别是湍流模拟方法的不断完善,数值模拟能够更为清晰和完备地反... 结冰触发的复杂分离流动将导致翼型气动性能特别是失速特性全面恶化。结冰状态气动特性的准确预测和流动机理的深入剖析依赖于分离流场结构的精确求解。随着计算流体力学特别是湍流模拟方法的不断完善,数值模拟能够更为清晰和完备地反映非定常分离流场的细节特征及物理本质、提供更加翔实和丰富的气动力数据。从雷诺平均(RANS)、大涡模拟(LES)和RANS/LES这3类典型湍流模拟方法的应用层面出发,综合评述了近年来数值模拟研究在翼型结冰状态失速特性预测与分离特征描述等方面取得的主要进展,并从高精度冰形构造、新型湍流模拟方法、深层次非定常特性、实时耦合分析等方面对现阶段研究发展的相关趋势进行总结和展望。 展开更多

关键词 翼型结冰 分离流动 雷诺平均(RANS) 大涡模拟(LES) RANS/LES

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冰形表面粗糙度对翼型的失速特性影响分析 被引量：7

5

作者 黄冉冉 李栋 +1 位作者 刘藤 丁钰良 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2021年第1期59-65,共7页

结冰翼型气动影响分析是飞机结冰问题重要的研究内容之一,可帮助进行飞机结冰安全分析和容冰设计。为填补现阶段关于冰形表面粗糙度对翼型气动影响的研究空缺,以冰形的粗糙度参数(冰形表面粗糙高度和冰形表面粗糙分散度)为依据,提出了... 结冰翼型气动影响分析是飞机结冰问题重要的研究内容之一,可帮助进行飞机结冰安全分析和容冰设计。为填补现阶段关于冰形表面粗糙度对翼型气动影响的研究空缺,以冰形的粗糙度参数(冰形表面粗糙高度和冰形表面粗糙分散度)为依据,提出了一种冰形粗糙度叠加方法;并通过有限体积法求解空间离散的RANS方程,结合S-A湍流模型,分别针对流线冰型和角状冰型,量化分析了不同微观特征参数的冰形对翼型失速特性的影响规律,为研究飞机结冰问题提供了思路和基础。结果表明,对于流线结冰翼型,冰形表面粗糙度会明显影响翼型的失速性能;而对于角状结冰翼型,两个凸起的羊角状外形才是导致气动力损失的主要因素,粗糙度的影响往往可不考虑在内。 展开更多

关键词 结冰翼型 粗糙度参数 冰形粗糙度 失速特性

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基于高精度算法的结冰翼型分离流动数值模拟 被引量：1

6

作者 农历 盛子帅 +1 位作者 冼军 张怀宝 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期265-273,共9页

CFD在航空航天领域应用广泛,在飞机结冰研究方面也成效斐然。但对于结冰后流场结构分辨、关键气动特性预测等一系列问题,当前主流的模拟方法仍存在数值格式精度低、流场细节捕捉不足的缺陷。针对此问题,提出将高精度格式和雷诺应力模型... CFD在航空航天领域应用广泛,在飞机结冰研究方面也成效斐然。但对于结冰后流场结构分辨、关键气动特性预测等一系列问题,当前主流的模拟方法仍存在数值格式精度低、流场细节捕捉不足的缺陷。针对此问题,提出将高精度格式和雷诺应力模型结合,应用于结冰翼型分离流动模拟研究,并与低阶精度格式、不同湍流模型进行对比。计算结果表明,使用相同湍流模型,高阶格式比低阶格式所预测的气动特性曲线与实验值更吻合,最大升力系数的相对误差更低;使用相同精度格式离散,雷诺应力模型对流场结构,特别是精细结构的分辨率明显优于SA模型和k-ε模型,翼型表面压力分布和分离泡再附点均与实验值吻合良好。对结冰翼型的复杂流场精细模拟,高精度格式结合雷诺应力模型的算法,具有重要的科学研究价值及应用前景。 展开更多

关键词 高阶精度格式 雷诺应力模型 分离流动 结冰翼型 气动性能

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结冰翼型表面明冰的压力分布和应力计算 被引量：5

7

作者 肖春华 桂业伟 +1 位作者 易贤 杜雁霞 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1457-1463,共7页

在不同来流速度和攻角下,比较分析了冰型外部压力分布的变化规律,计算分析了外部压力分布对表面冰型的力学特性影响规律,研究了冰型和蒙皮界面间最大剪切应力的变化规律,并结合剪切强度随界面温度变化的实验曲线,分析了最大剪切应力对... 在不同来流速度和攻角下,比较分析了冰型外部压力分布的变化规律,计算分析了外部压力分布对表面冰型的力学特性影响规律,研究了冰型和蒙皮界面间最大剪切应力的变化规律,并结合剪切强度随界面温度变化的实验曲线,分析了最大剪切应力对冰层脱落的贡献.计算结果表明:最大剪切应力是剪切强度的5.48%,因此气动力对冰层的脱落贡献不大;当开启热除冰装置后,由于蒙皮表面温度的不断上升,冰型和蒙皮界面间剪切强度的下降,当表面温度为-2℃时,最大剪切应力超过剪切强度的10%,此位置可能率先产生破裂,从而加速冰层的脱落. 展开更多

关键词 结冰翼型 明冰 压力分布 应力计算 有限元

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结冰翼型前缘下垂变弯度容冰特性改善机制

8

作者 张恒 李杰 赵宾宾 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期47-59,共13页

传统容冰气动力优化设计方法难以完全兼顾常规飞行和结冰状态对翼型几何特征的矛盾需求。依据前缘下垂变弯度的思路创新性地提出了一种能有效协调和解耦翼型气动/容冰特性的解决方案。针对GLC305-944结冰翼型典型过失速状态开展了基于ID... 传统容冰气动力优化设计方法难以完全兼顾常规飞行和结冰状态对翼型几何特征的矛盾需求。依据前缘下垂变弯度的思路创新性地提出了一种能有效协调和解耦翼型气动/容冰特性的解决方案。针对GLC305-944结冰翼型典型过失速状态开展了基于IDDES(Improved Delayed Detached Eddy Simulation)方法的前缘下垂前后容冰特性对比分析,表明前缘下垂后结冰翼型失速特性显著改善,前缘吸力以压力平台形式恢复,分离泡形态由大尺度全局回流退化到冰角后方的局部流动结构,湍流脉动影响范围约束于前缘近壁面有限区域内。由于前缘下垂后冰角与当地壁面组成类凹腔结构,剪切层涡系经短暂发展后能迅速在壁面附近触发掺混融合-动量输运效应,有效促进再附过程,导致时均再附点提前、混合层厚度降低、分离泡几何尺度减缩,这是容冰特性改善的主要机制。 展开更多

关键词 结冰翼型 前缘下垂 变弯度 容冰特性 分离泡 剪切层涡

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基于大规模并行计算的结冰翼型失速流场特性数值模拟研究

9

作者 李立 武君胜 +1 位作者 梁益华 田增冬 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期895-904,共10页

结冰安全性评估是民用飞机适航的重要工作内容。翼面结冰将引起机翼前缘外形及边界层状态变化,并诱导大范围分离,进而导致飞行器升力面性能急剧降低,甚至带来严重的飞行安全问题。针对常规方法难以有效准确预测结冰翼型后失速流场空气... 结冰安全性评估是民用飞机适航的重要工作内容。翼面结冰将引起机翼前缘外形及边界层状态变化,并诱导大范围分离,进而导致飞行器升力面性能急剧降低,甚至带来严重的飞行安全问题。针对常规方法难以有效准确预测结冰翼型后失速流场空气动力学特性的问题,发展了一种结合大规模并行计算和壁面模化大涡模拟(WMLES)的有效数值计算方法,成功用于双角冰结冰翼型GL305/944的后失速流场特性的数值模拟研究,取得了满意效果。数值模拟研究中,计算状态选取马赫数0.12,雷诺数3.5×106,攻角6°,对应了该翼型在风洞试验中后失速附近的流动状态。作为对比,同时给出雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方法及改进的时间延迟脱体涡模拟(IDDES)方法的计算结果,并与试验结果进行了综合比较。结果表明,WMLES是一种适于计算大范围分离流动的有效方法,针对结冰翼型后失速流场的数值预测,可大幅提高预测精度;针对文中的GL305/944结冰翼型,WMLES能相对准确地预测总体气动力、压力平顶长度和压力恢复,以及角状冰引起的剪切层失稳,且预测的升力系数相对误差仅为0.47%,远小于RANS方法的-26.7%。 展开更多

关键词 结冰翼型 失速 壁面模化大涡模拟 并行计算 飞行安全

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基于浸入式边界方法的二维结冰机翼的数值模拟 被引量：3

10

作者 钟国华 孙晓峰 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1752-1758,共7页

应用浸入式边界方法模拟干净/结冰NACA0012翼形绕流问题.采用SIMPLEC方法离散求解二维不可压雷诺平均Navier-Stokes方程,湍流模型采用一方程Spalart-Allmaras模型.计算结果与以往的实验结果吻合得很好,证明了浸入式边界方法和所发展的... 应用浸入式边界方法模拟干净/结冰NACA0012翼形绕流问题.采用SIMPLEC方法离散求解二维不可压雷诺平均Navier-Stokes方程,湍流模型采用一方程Spalart-Allmaras模型.计算结果与以往的实验结果吻合得很好,证明了浸入式边界方法和所发展的程序的可靠性. 展开更多

关键词 浸入式边界方法 Spalart-Allmaras湍流模型 结冰机翼

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覆冰翼型气动性能和噪声特征的数值研究 被引量：1

11

作者 叶学民 张然 +1 位作者 韩章敬 李春曦 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期248-256,共9页

利用Fluent软件预测了风力机翼型在覆冰状态下的气动性能和气动噪声,采用大涡模拟与基于Lighthill声类比的FW-H模型相结合的方法模拟了不同覆冰状态下的声压级频谱和功率谱密度分布特征,分析了攻角和来流风速对声压级频谱和功率谱密度... 利用Fluent软件预测了风力机翼型在覆冰状态下的气动性能和气动噪声,采用大涡模拟与基于Lighthill声类比的FW-H模型相结合的方法模拟了不同覆冰状态下的声压级频谱和功率谱密度分布特征,分析了攻角和来流风速对声压级频谱和功率谱密度分布特征的影响。结果表明:覆冰使翼型的气动性能下降,升力减小,气流与壁面提前分离并进入失速区;明冰对翼型气动性能的影响最显著,霜冰次之;翼型覆冰后气动噪声明显增大,尤其覆明冰时翼型的气动噪声更突出;翼型覆冰前后气动噪声均随攻角增大而提高,未达到和超过失速攻角时气动噪声分别呈低频离散特性和宽频特性;来流风速对气动噪声的影响体现在总声压级上,各监测点的总声压级均随来流风速的增大而增强。 展开更多

关键词 覆冰翼型 气动性能 气动噪声 大涡模拟 失速

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大粒径过冷水滴碰撞-结冰收集率分布经验模型 被引量：1

12

作者 李海星 张辰 +1 位作者 刘洪 王福新 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第10期104-110,共7页

目前的民机结冰适航规范中,大粒径过冷水滴(supercooled large droplet,SLD)结冰环境尚未得到规定,准确预测飞机在SLD条件下的积冰对完善适航规范有重要意义。考虑SLD碰撞-结冰过程中的扩散及流动效应,通过对单个SLD碰撞金属铝表面的实... 目前的民机结冰适航规范中,大粒径过冷水滴(supercooled large droplet,SLD)结冰环境尚未得到规定,准确预测飞机在SLD条件下的积冰对完善适航规范有重要意义。考虑SLD碰撞-结冰过程中的扩散及流动效应,通过对单个SLD碰撞金属铝表面的实验,研究SLD的碰撞-结冰过程,提出了一个考虑结冰环境及SLD特征因子的结冰收集率经验模型(collection efficiency distribution,CED);并将该模型应用于二维翼型积冰模拟中,分析SLD条件下的积冰特征。在SLD条件下,考虑了CED模型的翼型积冰模拟相比之前的模拟有了较大改进。 展开更多

关键词 大粒径过冷水滴 碰撞 收集率分布 翼型积冰 飞行安全

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