头部几何微扰对流动不对称性影响的数值研究.pdfVIP

第25卷 增刊 空 气 动 力 学 学 报 V01．25 2007年 12月 ACTA AERODYNAMICA SINICA Dec．．2007 文章编号：0258—1825(2007)增刊．0043—05 头部几何微扰对流动不对称性影响的数值研究 柳 阳，马东军，孙德军 (中国科学技术大学，近代力学系，安徽合肥 230027) 摘 要：使用低耗散的Roe格式，数值模拟了头部几何微扰对细长体不对称绕流的影响。计算发现，周向网格的加 密本身也是一种微扰动，会对流场产生很大的影响。如果再加上头部几何微扰，随其高度的变化，侧向力分布显示 出类似于几何扰动周向角变化时产生的双稳态现象。在对应的攻角下，头部扰动的方式决定了头部分离的方向， 进而决定了后体的流场发展情况。 关键词：细长体；不对称涡；低耗散格式；双稳态 中图分类号：V21I．3 文献标识码：A 其中e， ， 为计算坐标，它与物理坐标 ，Y，z的关 0 引 言 系用坐标变换矩阵J= 来表示； = 细长体在大攻角下，会产生较大的侧向力和偏航 力矩。为提高飞行器在大攻角时的机动性，细长体三 Q／J，而 Q=(P，pu，JDl，，pw，pE) 为物理坐标系下 维分离流动受到了很多研究者的重视。 的守恒型变量； ， ，iI为无粘通量； ， ， 为粘 已有的研究表明，在大攻角下，受很多非对称扰 性通量。粘性系数的计算采用层流的Sutherland模 动因素的影响，如来流的扰动，细长体头部机械公差 型。 等，细长体的背风面很容易出现非对称的分离，特别 时间离散采用含子迭代的AF方法： 是受头部的非对称扰动的影响非常显著…。实验 J 【 + 】△Q = JAt— 中通过在模型头部加上三角扰动块，得到了随滚转角 变化出现的双稳态现象。 +R(Qm) 数值计算[ ．4】中，通过在模型头部加上的鼓包， 【 瑚 1△ (2) 在较大攻角下，使原本对称的流场变得明显的不对 + 】△ = 一 称；其中H】计算结果表明，在攻角40。下，随鼓包高度 的增加，侧向力沿流向的分布情况变化很明显，且其 【 c】△Q = 中的某个高度下能与实验结果吻合。 其中 取0．5时即有时间二阶精度；m为子迭代的 本文的计算表明，在较大的攻角(50。)下，仅仅壁 指标，Q” =AQ +Q ；A，B，c分别是三个计算 面网格的不对称已足以引起分离的不对称。再加上 坐标方向上的通量对Q的导数矩阵；R为空间导数 小扰动块后，随扰动高度的增加，也出现了类似于文 项的离散，即R=一[ (F一 )+ (G—G )+ 献[2]中滚转角变化时出现的双稳态现象。 (疗一詹 )]，在定常计算中应该趋于0。 1 数值方法 无粘通量的离散采用Roe格式： 一 般坐标系下的可压缩Ns方程形式如下： ( e )i=÷[F(Qj)+F(Q，)一I A I(Q，一Q1)]；+l／2 雩++— +— + +— + =u ：0 一 L j，+