低速风洞设计中的导流片损失问题-空气动力学学报.PDFVIP

第 卷 第 期 空 气 动 力 学 学 报 ， ! ! ’( ) ! *’ ) ! 年 月 ， #$$! % !#! !$%’()!*+! ,+)+! +,- ) #$$! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 文章编号： （ ） $#/1.!1#/ #$$! $!.$$/2.$2 低速风洞设计中的导流片损失问题 张震宇， 明 晓 （南京航空航天大学空气动力学系，江苏南京 #!$$!2） 摘要：低速回流式风洞中拐角部位的流动损失占总损失的比重很大，该位置导流片绕流的流 动状况对于流动损失有明显的影响。与常规的工程估算方法不同，风洞实验与数值计算相结 合，并通过正交优化能够对不同工作条件下导流片流动及其性能指标的变化规律进行研究， 对特定的导流片找到了最佳的工作条件。 关键词：风洞设计；导流片；流动损失 中图分类号：#!!) %，#!!) 0# 文献标识码：3 - 引 言 传统的低速风洞设计一直沿用工程估算方法。风洞各主要部件的设计依据均来 自对前人 大量实验的归纳统计结果。先进低速风洞对于紊流度、噪声和损失都有较高的要求。在风洞 设计中流动损失的变化规律必须精确阐明，尽可能地予以控制，并在设计方案中体现出来。 低速回流式风洞的拐角部位气流转折造成的损失 占总损失的比例很大，本文所用风洞为 并列双实验段设计，更不能忽视这个问题，因此研究导流片的特性有重要的意义。大展弦比导 流片的绕流可看作二维的叶栅流动，若忽略二次流，其流动损失将包括导流片叶片表面的摩擦 损失和流动分离带来的损失两部分。 到 目前为止，尽管有关叶栅流动的研究已经非常广泛而深入，但专门针对导流片及低速叶 栅流动和设计的文章却所见不多。本文针对导流片绕流进行了数值计算和比较，并对其工作 条件予以优化；通过实验观察不同工作状况下导流片绕流的转折效果及流动损失的变化，用流 场显示、压力测量分别进行了定性、定量的研究。 . 数值计算 ［］ 本文利用有限差分结合多重网格技术对导流片流场进行了解算 ! 。其控制方程为二维欧 拉方程。该算法中提供了自适应人工耗散用于消除振荡，并采用当地时间步长、残值光顺等技 ［］ 术以加速收敛。为了验证本程序的有效性，采用了 45678 研究中心涡轮静叶的算例 # 进行了 比较计算。图 为叶片表面速度系数 分布的比较。 ! ! 其主要参数如下 收稿 日期： ；修订 日期： #$$$.$/.! #$$$.$0.!0 ) 万方数据 第 ! 期 张震宇、明 晓：低速风洞设计中的导流片损失问题 ?: 进气角 ! 4 56，比热比 4 !%7 ， ! 8 8