以NACA0012为基准翼型,生成C型结构网格,采用SA湍流模型求解NS方程,获得基准翼型压力分布数值模拟结果。找出翼型上表面前缘低压区域和后缘高压区域,在两个区域进行开孔,让后缘高压区域气流通过导流管引流到前缘区域,加速翼型上表面气流流动,增大翼型速度环量。通过基准翼型与开孔翼型气动特性对比分析可知:小迎角下,基于压力分布的开孔翼型阻力系数略有增大,但能有效提高翼型的升力系数。

采用大涡模拟方法,研究在翼型不同位置添加脊状结构对翼型流场及气动性能的影响。讨论了添加脊状结构后翼型流场的流动特性和涡结构特性。研究发现:(1)在α=6°攻角条件下,无论riblet-Q翼型模型或riblet-H翼型模型均可改善边界层分离情况,但riblet-H翼型模型表现出更好的控制效果;(2)后段布置脊状结构能够有效推迟翼型边界层分离点,抑制边界层大涡形成,控制分离涡的发展和脱落;(3)riblet-H翼型模型使翼型的升力系数增大,同时也使其阻力系数降低,升阻比较原翼型有了较大提高。

尾缘襟翼(TEF)因其对翼型气动特性的调控能力,被认为是降低叶片疲劳和局部载荷最具可行性的气动控制部件。对TEF进行建模,采用Xfoil和CFD软件分析了TEF对翼型气动特性的影响及其机理,并从叶素理论角度对变化来流下TEF的减载效果进行了验证,结果表明:TEF位于不同摆角时翼型升阻力系数均有不同程度的变化,TEF可有效实现对翼型气动特性的主动控制;TEF摆动改变了翼型表面的静压分布和流动状态,进而对翼型升阻力和失速攻角产生影响;TEF可快速有效降低风速突然增加后的叶素受力,进而控制并减小叶片载荷。

为了研究强地效环境下超音速有翼火箭橇侧翼气动特性,采用非结构网格求解可压缩雷诺平均N-S方程模拟了有翼火箭橇侧翼气动绕流情况,通过有无地面效应、侧翼攻角变化、侧翼连接位置变化等工况条件下侧翼气动特性结果对比,给出了多种工况条件下侧翼气动特性规律;结果表明:强地效环境下有翼火箭橇侧翼气动升力变化剧烈,增幅约41%;侧翼攻角在-6°~6°,气动升力逐渐增加,气动阻力逐渐减小,升阻比先减小后增大;侧翼连接位置的变化气动特性总体上表现并不敏感。

为了提高H型风轮的自启动性能,探索性地设计了一种仅有前缘和一个翼面的新颖翼型,并对采用该翼型的H型风轮进行风洞试验,分别测试了H型风轮在多个风速下的空载启动性能和功率输出特性,分析了雷诺数效应及翼型对于不同实度风轮的适用性.结果表明:采用新颖翼型的H型风轮能够低风速启动,具有较好的启动性能,该翼型对于提高大实度风轮的启动性能尤其明显;采用该翼型的大实度风轮以阻力为主要驱动力,本质上属于阻力型风力机,然而具有较高的风能利用系数.综合启动性能和功率输出特性,文中设计的翼型适用于大实度H型风轮.

针对侧风干扰对涵道风扇稳定性影响,基于Fluent软件对涵道风扇飞行器在前飞状态下受侧风干扰的数值模拟。不仅对涵道飞行器本体在有干扰状态下的气动分析,还分析了不同结构布局的抗侧风能力,并选取了涵道长径比h/d、涵道锥角b、桨盘位置j及桨间间隙四个主要结构布局参数进行了数值计算与分析。结果表明:受到侧风干扰时,涵道飞行器的稳定性和机动性下降,可以通过改变涵道的布局结构来提高涵道飞行器的抗干扰能力,提高涵道风扇飞行器的稳定性。

为了研究不同结冰条件对风力机叶片翼型气动特性的影响,本文采用计算流体力学中的有限体积法,对不同结冰类型、不同结冰时间以及不同结冰位置三种结冰情况下的扑动翼型的气动力进行了系统的计算分析;通过与非结冰的干净翼型相对比,分析了在不同结冰情况下翼型的气动力以及周围流场的变化差异.此外,本文还研究了在相同结冰情况下由于翼型的基本形状变化所引起的气动力特性的差异.结果表明,结明冰要比结霜冰对翼型的气动性能影响更大.在扑动状态下,非对称翼型比对称翼型更容易受到结冰的影响.

为便于火星着陆器抛背罩安全性仿真,针对火星着陆器简化外形开展了背罩分离的定常数值计算,分析了着陆平台与背罩之间的气动效应,获得了着陆平台与背罩的轴向力系数随分离间距的变化规律。结果表明:初始分离瞬间,由于着陆平台嵌入背罩内部,它们之间的压力接近驻点压力,随着分离间距的增加,背罩与着陆平台之间的压力逐渐由接近驻点压力慢慢过渡到接近底部绕流压力,至分离间距为0.1倍大底直径后,背罩一直处于着陆平台的底部绕流区。分离间距为0~0.06倍大底直径时,背罩的轴向力系数大于着陆平台,容易分离;分离间距为0.06~6倍大底直径时,着陆平台的轴向力系数大于背罩,存在分离后重新结合并发生碰撞的危险,且在分离间距为1倍大底直径时,着陆平台与背罩之间由于回流作用而产生的吸力达到峰值,此时发生碰撞的危险系数最大;分离间距超过6倍...

扇翼飞行器是一种新概念新原理飞行器,尤其是其具有独特空气动力学原理。扇翼能够同时产生升力和推力,为了进一步改善扇翼的气动特性,在不改变扇翼基本几何参数的前提下,沿机身纵向布置前后2个扇翼,组成了纵列式双扇翼飞行器。通过数值模拟的方法,计算了前后扇翼间距、高度和安装角变化时的扇翼升力和推力值,分析了前后扇翼气动特性相互影响的规律。此外还设计了纵列式双扇翼的风洞试验模型,将获得的风洞试验结果与数值计算结果进行了初步的对比验证。结果表明,在一定前后扇翼间距、高度和安装角下,纵列式双扇翼的气动力相比单个扇翼更具优势。因此,纵列式双扇翼布局的飞行器具有很好的发展前景和应用优势。

自备动力逃逸技术是载人飞船重要的发展方向之一,能提升载人飞船发射段的安全性。文章对自备动力逃逸载人飞船上升段的气动特性开展研究,利用气动数值模拟方法对上升段逃逸全过程进行仿真,完成自逃逸上升段静态气动特性分析、两舱分离气动特性研究和上升段气动加热分析。研究结果表明:返回舱与推进舱能否安全分离受分离时刻的气动干扰影响较大,配置稳定翼在低空情况下可显著改善载人飞船的静稳定性。上述研究结果可为我国新一代载人飞船逃逸系统的方案设计提供参考。