操纵面偏转绕流数值研究-空气动力学学报.PDF

第26卷第3期 空气动力学学报 V01．26．No．3 2008年09月 ACTAAERODYNAMICASINlCA $ep．，2008 文章编号：0258．1825(2008)03．0384．04 操纵面偏转绕流数值研究 黎军1，张宇飞2李天1，陈海昕2 (1．北京航空航天大学，北京100083；2．清华大学航天航空学院，北京100084) 摘要：针对飞机操纵面偏转绕流计算的困难，本文介绍了一种窗口嵌入和面搭接的多块网格技术对飞机操纵面 进行分解处理，在基本构型网格下嵌入偏转网格替代原有网格，选用Roe格式、Lu—SGS时间推进方法和k-g湍流模 式开展数值计算，计算结果与实验结果得到了很好的吻合。 关键词：操纵面；窗口嵌入；多块网格 中图分类号：V211．3 文献标识码：A 出一个“洞”而嵌入部件网格的一种复杂外形的网格 0引 言 生成方法，能够有效地减少了结构网格的分块，避免 现代飞机采用前后缘襟翼、全动平尾等多种操纵 结构网格分块数目多带来的边界条件处理的繁琐。 面来提高飞机的气动特性和控制能力，操纵面的偏转 数值求解过程将“洞”内网格单元屏蔽(时间步长设置 不仅影响局部的流场，也会使全机的绕流发生变化。 为O)，将结构网格的虚拟网格边界处理方法推广到 操纵面偏转数值计算的主要困难是偏转后，外形 网格内部的“洞”边界，部件网格与主体网格借助虚拟 上形成的“剪刀差”，统一的结构网格难于处理这种几 网格进行数据交换。数据交换采用面积加权的面搭 何间断。即使加以简化，人为扩大偏转面与未偏转部 接方法【3J，该方法不需要界面两侧网格线点对点搭 分的间距以抹平间断，仍然会使网格拓扑结构难以布 接，能够实现非点对点的数据交换，基于面积加权的 置，同时使得网格质量变差。 利用“窗口嵌入”和“面搭接”技术有效地解决了 数据传递能够保证界面两侧的通量守恒。面搭接方 复杂多部件区域中生成高质量结构网格的困难。一 法要求网格两侧的边界线必须完全重合。否则通量守 方面，“窗口嵌入”技术将操纵面看作部件，单独生成 恒无从提起。然而在构造复杂外形的多块网格时，两 网格后嵌入基本构型网格中的窗口，从而允许在基本 侧分块情况十分复杂，难以获得重合的边界线，可通 构型基础上方便地引入偏转构型，减少了网格分块 过构造与两侧边界分别重合的过渡网格，帮助两侧进 数；另一方面“面搭接”技术不需要块界面两侧网格线 行数据传递。 一对一搭接，使其可以对“剪刀差”这样不连续的外形 进行模拟，并利用重叠面积加权重构方法进行界面流 1．2网格生成 场信息传递以保证流场计算中界面上的通量的守 全机按机头、机身、翼面分别生成网格，机头采用 恒[1，2l。 0型网格改善壁面正交性，便于捕捉边条涡等流动结 采用Roe格式、LU．SGS时间推进方法和k-g湍流 构(图1)；翼面采用C型网格(图2)；便于提高机翼、 模式，运用上述网格技术求解Navier-Stokes方程，对 平尾、立尾等