民机前缘缝翼收起后与固定翼形成的后台阶破坏了机翼的气动外形,影响飞机的气动特性。基于某超临界翼型,采用CFD数值模拟方法研究了缝翼后缘台阶对干净翼高速气动特性的影响,计算对象为光顺翼型机翼和带后台阶翼型机翼,计算来流马赫数为0.711。数值模拟结果表明后台阶的存在导致机翼升力减小、阻力增大,但仅对后台阶附近区域的压力分布产生明显影响。

尖端延伸可改变自由剪切层的形成和发展,并对缝翼噪声辐射产生影响。首先,基于30P30N多段翼型及DDES瞬态流场仿真方法,分析该翼型在两种尖端延伸方式下的压力、湍动能及瞬态涡量等参数的分布趋势;其次,利用FW-H积分法分析缝翼的远场噪声声压级与指向性分布特征;最后,基于∇2ρ瞬态流场结构分析方法,研究缝翼尖端延伸对剪切层涡结构的动态演变规律,及其对气动噪声特性的影响。结果表明尖端延伸可有效改变缝翼流场参数分布,其中沿剪切层方向延伸,可减弱缝翼凹腔的湍动能强度,减小气流分离涡的特征尺度,在一定程度上抑制缝翼噪声的辐射(低频段窄带峰值降低约3 dB)。

缝翼气动噪声很大程度地依赖于其结构参数。分析其结构参数对翼型流场及其气动噪声特性的影响,是研究缝翼噪声抑制方法的有效途径。首先,基于典型三段翼型30P-30N,建立流场分析模型,并利用雷诺平均(RANS)和大涡模拟(LES)方法,分别对具有典型缝翼几何位置及外形特征的翼型进行稳态和瞬态流场特性分析;其次,利用FW-H声类比积分法求解远场噪声分布特性,并研究对比不同缝翼结构参数对远场声压级强度及其指向性分布特性的影响规律;最后,针对不同的缝翼结构参数,分析讨论缝翼噪声抑制与相应翼型升力变化的耦合关系。结果表明:缝翼几何位置和结构变形参数的调整均可有效降低远场噪声辐射,但是在攻角增大的情况下升力系数会有一定程度的降低。

缝翼噪声是机体噪声的重要组成部分,调整缝翼结构参数可有效抑制缝翼噪声的辐射。针对典型多段翼型30P30N,首先,通过调整缝翼结构参数,如改变缝翼与主翼之间的相对位置、封闭缝翼通道等,以得到新的缝翼构型;其次,采用DDES方法计算三维瞬态流场,分析新构型下缝翼附近流场的涡量分布特性,以及利用FW-H积分方程获得远场噪声辐射的指向性和声压级分布特性;最后,通过参数对比分析,揭示缝翼辐射噪声的产生机理,并获得缝翼结构参数对噪声辐射特性的影响规律。研究结果表明:缝翼附近流场的涡量强度与缝翼噪声源有着紧密的联系;通过调整缝翼位置参数与缝翼后缘变形等方法,能有效降低缝翼前缘尖端附近流场的涡量强度,可在保持较高的升力系数的条件下,较大幅度降低缝翼噪声辐射。

机翼在飞行过程中会受到静气弹作用而发生变形.为研究机翼结构在进场过程中的受力变形分布,以及变形结构对缝翼远场噪声的影响,采用单向流固耦合的方法研究了带缝翼半机翼模型在气动力作用下的静气弹变形,并分析了变形结构对缝翼远场噪声的影响.结果表明:机翼在静气弹作用下会产生扭转及位移变形,该变形在一定程度上会影响缝翼远场噪声.