亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        渦槳飛機發(fā)動機短艙氣動改進(jìn)設(shè)計研究

        2019-09-10 07:22:44李星輝許瑞飛張彥軍錢瑞戰(zhàn)雷武濤
        航空科學(xué)技術(shù) 2019年3期
        關(guān)鍵詞:優(yōu)化

        李星輝 許瑞飛 張彥軍 錢瑞戰(zhàn) 雷武濤

        摘要:本文通過數(shù)值計算方法,從上下安裝位置和局部外形兩個方面著手改進(jìn)短艙,給出兩個改進(jìn)方案,兼顧高速氣動特性和低速氣動特性兩個方面,全面改善飛機氣動特性,降低了短艙對機翼氣動特性的不利影響,并且總結(jié)出短艙的安裝位置和外形分別對機翼高低速氣動特性的影響規(guī)律,為渦槳飛機翼吊短艙的氣動設(shè)計提供有利經(jīng)驗。

        關(guān)鍵詞:渦槳飛機;翼吊短艙;氣動;優(yōu)化;數(shù)值計算

        中圖分類號:V211?????? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A???? DOI:10.19452/j.issn1007-5453.2019.03.002

        渦槳飛機以其低油耗低成本的良好經(jīng)濟性成為支線航空產(chǎn)業(yè)的重要力量,近年來重新得到重視。翼吊短艙布局在渦槳飛機上應(yīng)用廣泛,這種布局具有很大優(yōu)點,如發(fā)動機進(jìn)氣口不受機身或機翼尾流的干擾,可以使發(fā)動機獲得較高的進(jìn)氣效率,保證螺旋槳的高氣動效率,螺旋槳引起的滑流對機翼帶來增升效果,自身重量(質(zhì)量)也對機翼起到減載作用,并且有利于系統(tǒng)布置和發(fā)動機換裝,因此,該布局在渦槳飛機上廣泛應(yīng)用,如支線客機ATR-72和Dash8-Q400都采用了這種短艙布局形式。但是翼吊短艙布局的缺點也是顯而易見的。短艙直接與機翼相接,直接破壞了飛機翼緣外形和完整性;短艙增加了飛機迎風(fēng)面積和表面積,顯著增加了飛行阻力;短艙體積較大且距機翼非常近,不同于渦噴發(fā)動機通過掛架與機翼相連,這對機翼的氣動力造成極大干擾,使得機翼附近的流場更加復(fù)雜。導(dǎo)致飛機在高速巡航階段升阻比下降,低速起降階段最大升力系數(shù)減小、失速迎角降低。由此可見,僅考慮結(jié)構(gòu)形式和外形光順而形成的短艙外形可能會嚴(yán)重影響飛機的氣動特性。在飛機研發(fā)階段中翼吊短艙外形和吊裝位置需要精細(xì)的氣動設(shè)計,將其不利影響最小化。

        民用渦槳飛機多數(shù)是20世紀(jì)80年代前完成研制的,設(shè)計手段相對落后,針對翼吊發(fā)動機短艙的優(yōu)化設(shè)計多是針對噴氣飛機,少有針對渦槳飛機的翼吊短艙進(jìn)行的氣動影響研究。本文利用廣泛應(yīng)用于工程設(shè)計的基于雷諾平均(RANS)的納維-斯托克斯(N-S)方程求解器進(jìn)行數(shù)值模擬,對渦槳飛機翼吊短艙的外形與安裝位置進(jìn)行氣動優(yōu)化設(shè)計,從高速氣動特性和低速氣動特性兩個方面分析總結(jié)翼吊短艙的安裝位置和外形對飛機氣動特性的影響,總結(jié)短艙氣動優(yōu)化的經(jīng)驗和方法。

        1數(shù)值方法

        計算流體力學(xué)方法是飛機氣動設(shè)計階段的常用手段?;诶字Z平均的N-S方程求解器能夠準(zhǔn)確模擬定常流動下飛機的氣動力和流場細(xì)節(jié),已在工程設(shè)計中被廣泛應(yīng)用。本文的數(shù)值方法即采用基于雷諾平均的三維積分N-S方程:

        式中:V為控制體體積,S為控制體表面,Q為守恒量,f為通過控制體表面S的無黏通量和黏性通量之和,n為控制體表面的外法向單位矢量。以有限體積法構(gòu)造空間半離散格式,無黏通量采用二階Roe迎風(fēng)差分格式離散,黏性項采用中心差分格式離散,計算采用SST湍流模型。

        2計算模型與網(wǎng)格

        為了簡化計算模型,本文選擇翼身組合體加短艙的外形,并且不考慮橫航向的氣動力,模型只取半模以減小計算量。本文的計算網(wǎng)格采用點對點的多塊結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,近壁面網(wǎng)格進(jìn)行“O”形網(wǎng)格加密,適應(yīng)本文的流動問題和計算方法。計算網(wǎng)格如圖1所示。并且不同短艙外形使用的計算網(wǎng)格拓?fù)湎嗤WC了除短艙局部外的計算網(wǎng)格不變,最大程度地減小了網(wǎng)格差異對計算結(jié)果的影響。

        3短艙氣動優(yōu)化與計算分析

        3.1初始短艙的氣動影響

        某渦槳飛機采用翼吊發(fā)動機,將短艙布置于機翼下方,短艙尺寸較大(如圖2所示),通過上述數(shù)值方法獲得短艙對翼身組合體的氣動影響量,見表1。可見短艙使得低速失速迎角減小2°,最大升力系數(shù)減小0.14,巡航升阻比減小11%??梢姸膛搶C翼氣動力的影響很大,需要氣動優(yōu)化來減小其不利影響。

        3.2優(yōu)化設(shè)計思路

        受飛機總體設(shè)計方案的限制,短艙的氣動優(yōu)化僅限于一定范圍內(nèi)的上下安裝位置變化和外形改動。因此,本文設(shè)計了兩種氣動優(yōu)化方案。

        方案1:短艙下沉+局部修形方案。短艙下沉,盡量使短艙離開機翼,減少短艙對機翼的氣動干擾,并對短艙和機翼連接處進(jìn)行光順。

        方案2:短艙修形方案。短艙的上下安裝位置不變,僅對短艙和機翼連接處進(jìn)行外形修形,避免了短艙下沉造成的外露面積增大。

        3.3方案1計算結(jié)果

        發(fā)動機的拉力軸線下沉一段距離并對短艙與機翼連接處進(jìn)行修形,得到方案1的短艙外形,如圖3所示。

        表2給出了方案1的計算結(jié)果與初始短艙外形對翼身組合體的氣動影響量對比。圖4給出方案1與初始短艙的高低速氣動力曲線對比。相比于初始短艙,方案1短艙使帶短艙的翼身組合體的低速升力系數(shù)提高0.1,失速迎角提高2°,低速氣動力改善效果顯著,但是高速極曲線右移,巡航升阻比下降了1.1%,高速氣動力更加惡化。

        短艙下移后距離機翼更遠(yuǎn),對機翼的前緣上洗效應(yīng)減弱,圖5取Ma=0.2,α=15°時的短艙兩側(cè)的機翼剖面壓力系數(shù)曲線,對比可知,短艙下移后機翼的前緣低壓峰值減小。圖6對比了Ma=0.2,α=16°的上翼面的表面流線,可以看到短艙下移后短艙后機翼上翼面的流線展向擴散效果減弱。這些現(xiàn)象都使得局部氣流更加穩(wěn)定,利于提高失速迎角。經(jīng)過短艙與機翼連接處的修形后,氣流經(jīng)過短艙上面與側(cè)面后的交匯更加和緩,碰撞與剪切效應(yīng)減弱,氣流能量損耗減少,因此,上翼面失速發(fā)展也更加和緩,有利于推遲失速。

        但是,短艙下沉造成短艙外露面積增加,因此,翼身組合體的形阻增加,并且如圖7給出的Ma=0.5,α=2°時的下翼面后緣表面流線和短艙尾緣空間流線的對比所見,短艙下沉造成下翼面后緣的流動分離加劇,因此,壓差阻力也有所增加,所以巡航狀態(tài)的阻力系數(shù)增加,升阻比減小。

        綜上可見,方案1的短艙使得翼身組合體的低速氣動特性有所改善,但高速氣動特性惡化。并且由此可見,短艙的上下位置對翼身組合體的氣動特性有很大影響,短艙下沉后有利于延緩失速,提高低速氣動特性,但是增加了表面積和迎風(fēng)面積,加劇了下翼面后緣分離,對高速氣動特性有不利影響。

        3.4方案2計算結(jié)果

        鑒于短艙下沉對機翼的低速氣動特性產(chǎn)生明顯的不利影響,方案2保持短艙上下安裝位置不變,僅對短艙上部及短艙與機翼交接處進(jìn)行外形優(yōu)化,將短艙“肩部”倒圓(圖8),短艙的上零縱線盡量壓低。

        經(jīng)過這樣的修形后,如表3和圖9所示,與初始短艙相比,方案2的低速失速迎角提高了1°,最大升力系數(shù)也提高了0.09,巡航升阻比提高0.9%,高低速氣動特性均有所提高。

        從圖10的Ma=0.2,α=15°的空間流線對比可以看到,流經(jīng)短艙上面和側(cè)面的流線在短艙肩部交匯時的碰撞摩擦有所緩和,因此低速最大升力系數(shù)和失速迎角都有所提升,但收益不如方案1的明顯。圖11給出了Ma=0.5,α=2°時的上翼面流線對比,方案2的短艙使得上翼面后緣的分離區(qū)基本消失,因此高速狀態(tài)的升阻比有所提高。

        綜上可見,通過短艙的局部修形可以同時改善機翼的高低速氣動特性,兼顧了高速和低速的氣動特性,但低速氣動力的改善不如下沉短艙安裝位置的效果明顯。

        4結(jié)論

        通過上述分析,可以得出以下結(jié)論:

        (1)短艙的存在減小了翼身組合體的低速失速迎角和最大升力系數(shù),降低了巡航升阻比,對翼身組合體的高低速氣動特性造成了嚴(yán)重的不利影響。

        (2)短艙下沉可以有效減小低速時機翼前緣上洗效應(yīng),削弱氣流的展向流動,延緩失速,提高低速失速迎角與最大升力系數(shù),但增大了表面積和迎風(fēng)面積,惡化了機翼后緣的分離,降低了巡航升阻比,對高速氣動特性不利。

        (3)短艙肩部局部“倒圓”修形,使經(jīng)過短艙的氣流剪切碰撞的現(xiàn)象減弱,降低了能量損耗,利于流動穩(wěn)定,減小流動分離,可以同時提高高速和低速的氣動特性,但低速特性的改善不如下沉短艙位置的效果明顯。

        參考文獻(xiàn)

        [1]周輝華.國外渦槳發(fā)動機的發(fā)展[J].航空科學(xué)技術(shù),2013(1):18-22.

        Zhou Huihua.The development prospect of turbo-propeller engines[J].Aeronautical Science&Technology,2013(1):18-22.(in Chinese)

        [2]黨鐵紅.翼吊布局民用飛機發(fā)動機安裝設(shè)計[J].民用飛機設(shè)計與研究,2008(2):8-14.

        Dang Tiehong.Wing mounted nacelle installation and design of civil aviation[J].Civil Aircraft Design and Research,2008(2):8-14.(in Chinese)

        [3]蔣曉莉,楊士普.螺旋槳飛機滑流機理分析[J].民用飛機設(shè)計與研究,2009,9(4):34-3 8.

        Jiang Xiaoli,Yang Shipu.Mechanism analysis of propeller slipstream[J].Civil Aircraft Design and Research,2009,9(4):34-38.(in Chinese)

        [4]張宇飛,陳海昕,符松,等.一種實用的運輸類飛機機翼/發(fā)動機短艙一體化優(yōu)化設(shè)計方法[J].航空學(xué)報,2012,33(11):1993-2001.

        Zhang Yufei,Chen Haixin,F(xiàn)u Song,et al.A practical optimization design method for transport aircraft wing/nacelle integration[J].Acta Aeronautica et Astronautica Sinica,2012,33(11):1993-2001.(in Chinese)

        [5]邱亞松,白俊強,黃琳,等.翼吊發(fā)動機短艙對增升裝置氣動特性影響研究[J].航空計算技術(shù),2010,40(6):86-89.

        Qiu Yasong,Bai Junqiang,Huang Lin,et al.Study on influence of wing mounted engine nacelle on aerodynamic performance of high lift system[J].Aeronautical Computing Technique,2010,40(6):86-89.(in Chinese)

        [6]邱亞松,白俊強,黃琳,等.翼吊發(fā)動機短艙對三維增升裝置的影響及改善措施研究[J].空氣動力學(xué)學(xué)報,2012,3 0(1):7-13.

        Qiu Yasong,Bai Junqiang,Huang Lin,et al.Study on influence of wing-mounted nacelle on high-lift system and improvement measure[J].Acta Aerodynamica Sinica,2012,30(1):7-13.(in Chinese)

        [7]陳科甲,白俊強,朱軍.發(fā)動機短艙對翼身組合體跨聲速氣動特性影響研究[J].航空計算技術(shù),2010,40(1):63-66.

        Chen Kejia,Bai Junqiang,Zhu Jun.Research on transonic aerodynamic performance impact of the engine nacelle[J].Aeronautical Computing Technique,2010,40(1):63-66.(in Chinese)

        [8]雷熙薇,桑為民,段卓毅,等.運輸機短艙掛架縱向位置優(yōu)選數(shù)值研究[J].空氣動力學(xué)學(xué)報,2011,29(5):658-663.

        Lei Xiwei,Sang Weimin,DuanZhuoyi,etal.Study on longitudinal optimum location of transport aircraft nacelle and pylons[J].Acta Aerodynamica Sinica,2011,29(5):658-663.(in Chinese)

        [9]馬玉敏,張彥軍.高雷諾數(shù)下機翼表面層流段長度對減阻量的影響[J].航空工程進(jìn)展,2014,5(4):448-454.

        Ma Yumin,Zhang Yanjun.Effect of laminar flow extent on wing surface on drag reduction at High Reynolds numbers[J].Advances in Aeronautical Science and Engineering,2014,5(4):448-454.(in Chinese)

        [10]蔣彪,李杰.民機翼梢小翼氣動特性數(shù)值模擬分析研[J].航空計算技術(shù),2011,41(1):38-43.

        Jiang Biao,Li Jie.Aerodynamic analysis of civil aircraft equipped with winglet on numerical simulation[J].Aeronautical Computing Technique,2011,41(1):3 8-43.(in Chinese)

        猜你喜歡
        優(yōu)化
        超限高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化思考
        PEMFC流道的多目標(biāo)優(yōu)化
        能源工程(2022年1期)2022-03-29 01:06:28
        民用建筑防煙排煙設(shè)計優(yōu)化探討
        關(guān)于優(yōu)化消防安全告知承諾的一些思考
        一道優(yōu)化題的幾何解法
        由“形”啟“數(shù)”優(yōu)化運算——以2021年解析幾何高考題為例
        圍繞“地、業(yè)、人”優(yōu)化產(chǎn)業(yè)扶貧
        事業(yè)單位中固定資產(chǎn)會計處理的優(yōu)化
        4K HDR性能大幅度優(yōu)化 JVC DLA-X8 18 BC
        幾種常見的負(fù)載均衡算法的優(yōu)化
        電子制作(2017年20期)2017-04-26 06:57:45
        久久久精品人妻久久影视| 亚洲在线精品一区二区三区| 最近免费中文字幕中文高清6| 色 综合 欧美 亚洲 国产| 99re这里只有热视频| 国产一区二区三区av免费观看| 国产美腿丝袜一区二区| 久久狠狠色噜噜狠狠狠狠97| 国产成人www免费人成看片| 国产精品欧美亚洲韩国日本| 一个人午夜观看在线中文字幕| 成 人片 黄 色 大 片| 日韩好片一区二区在线看| 国产日韩欧美视频成人| 男女互舔动态视频在线观看| 国产亚洲精品成人aa片新蒲金| 窝窝影院午夜看片| 国产三级国产精品三级在专区| 久久精品亚洲94久久精品| 天堂中文官网在线| 亚洲乱码视频在线观看| 亚洲av成人一区二区三区色| 少妇一区二区三区久久| 大肉大捧一进一出好爽视频| 久草午夜视频| 亚洲综合伊人久久综合| 国产午夜片无码区在线播放| 人妻无码一区二区三区四区| 香蕉久久夜色精品国产| 亚洲国产精品久久婷婷| 西西大胆午夜人体视频| 久久免费视亚洲无码视频| 久久狼人国产综合精品| 国内精品久久久久伊人av| 东北无码熟妇人妻AV在线| 亚洲人妖女同在线播放| 日本亚洲国产精品久久| 看国产黄大片在线观看| 亚洲成AV人片无码不卡| 人妻少妇69久久中文字幕| 亚洲色丰满少妇高潮18p|