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《動(dòng)力增升噴流效應(yīng)與流場(chǎng)結(jié)構(gòu)精細(xì)化數(shù)值模擬研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、西北工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文（學(xué)位研究生）題目：動(dòng)力增升噴流效應(yīng)與流場(chǎng)結(jié)構(gòu)精細(xì)化數(shù)值模擬研究作者：龔志斌學(xué)科專業(yè)：流體力學(xué)指導(dǎo)教師：李杰2017年7月Title:Numericalinvestigationofpoweredhigh-lifteffectsandflowstructurerefinedsimulationforpowered-liftsystemByGongZhibinUndertheSupervisionofProfessorLiJieADissertationSubmittedtoNo
2、rthwesternPolytechnicalUniversityInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofFluidDynamicsXi’anP.R.ChinaJuly2017摘要摘要具有短距起降性能的大型運(yùn)輸機(jī)，如美國(guó)的C-17飛機(jī)，既有戰(zhàn)略運(yùn)輸機(jī)的航程與載運(yùn)量，也有戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸機(jī)的機(jī)動(dòng)和靈活，能夠在狹小空域和簡(jiǎn)易跑道上起降，備受各國(guó)空軍青睞；而短距起降民用飛機(jī)在解決機(jī)場(chǎng)容量不足、提高運(yùn)營(yíng)效率等方面也很有應(yīng)用前景。利用發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力
3、噴流與增升裝置之間的有利干擾，即動(dòng)力增升效應(yīng)，能夠很好地滿足短距起降運(yùn)輸機(jī)低速氣動(dòng)特性尤其是升力特性要求。本文瞄準(zhǔn)我國(guó)短距起降先進(jìn)運(yùn)輸機(jī)未來(lái)發(fā)展需求，針對(duì)外吹式襟翼動(dòng)力增升技術(shù)，建立動(dòng)力噴流效應(yīng)高精度數(shù)值模擬方法，系統(tǒng)研究短艙安裝位置、動(dòng)力噴流方位、襟翼偏角以及縫道參數(shù)等對(duì)動(dòng)力增升效能的影響規(guī)律，深刻認(rèn)識(shí)動(dòng)力增升條件下的復(fù)雜湍流流場(chǎng)細(xì)節(jié)特征，揭示外吹式襟翼動(dòng)力增升流動(dòng)機(jī)理，為工程應(yīng)用提供方法支撐和技術(shù)儲(chǔ)備。論文主要研究工作包含以下幾個(gè)方面：1.基于點(diǎn)對(duì)接多塊結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，建立了RANS流場(chǎng)數(shù)值模擬基本方
4、法。選取L1T2三段翼型、HiLiftPW-1增升構(gòu)型以及DLR-F6翼/身組合體與翼/身/架/艙構(gòu)型，檢驗(yàn)了結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成策略的合理性，考核了RANS基本方法對(duì)于增升構(gòu)型以及帶通氣短艙復(fù)雜構(gòu)型模擬的準(zhǔn)確性與可靠性。2.針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力噴流效應(yīng)，引入風(fēng)扇入口和噴流出口，建立了發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣模擬方法，結(jié)合流場(chǎng)數(shù)值模擬基本方法，形成了動(dòng)力噴流效應(yīng)RANS模擬方法?；趩为?dú)軸對(duì)稱渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)和自由發(fā)展噴流算例，完成了動(dòng)力噴流效應(yīng)RANS數(shù)值模擬方法的考核驗(yàn)證，為動(dòng)力增升噴流效應(yīng)研究奠定了基礎(chǔ)。3.將渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)翼
5、增升構(gòu)型進(jìn)行組合，構(gòu)造了外吹式襟翼動(dòng)力增升原理模型，生成了適合模擬動(dòng)力增升效應(yīng)的結(jié)構(gòu)化計(jì)算網(wǎng)格?；趧?dòng)力噴流效應(yīng)RANS數(shù)值模擬方法，揭示了原理模型動(dòng)力增升效應(yīng)，揭示了發(fā)動(dòng)機(jī)短艙位置和動(dòng)力噴流方位對(duì)動(dòng)力增升效能的影響規(guī)律，揭示了襟翼偏角和縫道參數(shù)對(duì)動(dòng)力增升效能的影響規(guī)律。此外，獲得了較寬襟翼縫道情況下主翼后緣Gurney襟翼在消除翼面分離流動(dòng)、提高增升效能和改善力矩配平特性的作用規(guī)律以及擾流板下偏在消除翼面分離流動(dòng)、提高增升效能和改善升阻比特性的作用規(guī)律。4.參照C-17短距起降大型運(yùn)輸機(jī)，構(gòu)造了動(dòng)力
6、增升全機(jī)幾何分析構(gòu)型，生成了全機(jī)結(jié)構(gòu)化計(jì)算網(wǎng)格?；趧?dòng)力噴流效應(yīng)RANS模擬方法，揭示了全機(jī)動(dòng)力增升效應(yīng)，揭示了發(fā)動(dòng)機(jī)短艙位置和動(dòng)力噴流方位對(duì)全機(jī)動(dòng)力增升效能的影響規(guī)律，揭示了襟翼縫道寬度以及擾流板下偏對(duì)全機(jī)動(dòng)力增升效能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，全機(jī)構(gòu)型與原理模型動(dòng)力增升效應(yīng)基本類似，發(fā)動(dòng)機(jī)短艙位置和動(dòng)力噴流方位對(duì)動(dòng)力增升效能的影響規(guī)律也基本一致。適當(dāng)?shù)卦黾咏笠砜p道寬度，全機(jī)動(dòng)力增升效能會(huì)有明顯提高，配合擾流板下偏后，全機(jī)動(dòng)力增升效能還會(huì)進(jìn)一步增加。I西北工業(yè)大學(xué)博士論文5.鑒于RANS方法噴流湍流模擬能
7、力不足而LES方法近壁面及可壓縮亞格子應(yīng)力模式的發(fā)展還不夠完善，本文在k?ωSST湍流模型上建立了IDDES方法，結(jié)合有限體積五階WENO插值格式，建立了動(dòng)力噴流效應(yīng)高精度RANS/LES混合模擬方法?；谧杂砂l(fā)展噴流和ARN2噴管算例，研究了網(wǎng)格密度和空間離散格式精度對(duì)噴流湍流流場(chǎng)計(jì)算結(jié)果的影響，完成了動(dòng)力噴流效應(yīng)高精度數(shù)值模擬方法的考核驗(yàn)證?；趧?dòng)力噴流效應(yīng)精細(xì)化模擬方法，獲得了渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)噴流相互摻混的流場(chǎng)細(xì)節(jié)特征、三維湍流結(jié)構(gòu)及湍流脈動(dòng)特征。此外，完成了多段翼復(fù)雜粘性流場(chǎng)的混合方法模擬驗(yàn)證，為動(dòng)
8、力增升噴流效應(yīng)精細(xì)化模擬奠定了基礎(chǔ)。6.對(duì)原理模型進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，形成四個(gè)典型分析構(gòu)型：常規(guī)構(gòu)型、動(dòng)力增升基本構(gòu)型、動(dòng)力增升大偏角構(gòu)型和擾流板聯(lián)動(dòng)下偏構(gòu)型，采用動(dòng)力噴流效應(yīng)高精度RANS/LES混合方法，針對(duì)不同構(gòu)型湍流流場(chǎng)進(jìn)行了精細(xì)化模擬，首次獲得了動(dòng)力增升條件下發(fā)動(dòng)機(jī)噴流相互干擾與摻混細(xì)節(jié)特征以及動(dòng)力噴流與襟翼縫道流動(dòng)的相互干擾細(xì)節(jié)特征，抓住了襟翼下表面噴流橫向流動(dòng)及其擴(kuò)散范圍與三維湍流結(jié)構(gòu)特征，加深了動(dòng)力噴流對(duì)襟翼上表面流動(dòng)分離特征改變的理解，從流場(chǎng)
