0.6m连续式跨声速风洞槽壁试验段数值模拟 Numerical evaluation of aerodynamic design of slotted test section in 0.6m closed-circuit transonic wind tunnel.pdfVIP

第31卷第6期 空气动力学学报 V01．31，No．6 2013年12月 ACTAAERODYNAMICASINICA Dec．，2013 06 文章编号2013)06—0752 0．6m连续式跨声速风洞槽壁试验段数值模拟 丛成华1’2，廖达雄1’2，王海锋2，陈吉明2 (1．中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室，四川绵阳621000； 2．中国空气动力研究与发展中心设备设计及测试技术研究所，四川绵阳 621000) 摘 要：为验证0．6m×0．6m连续式跨声速风洞开槽试验段设计方案和流场指标实现程度，通过数值模拟对试验 段高亚声速和低超声速流场特性进行了研究，将全槽与半槽方案进行了对比。计算表明：当前气动设计方案较为 合理，试验段均匀区长度、流场偏角能够达到设计要求。在高亚声速条件下，半槽方案更优；通过抽气可以建立低 超声速流场，抽气量过大时会降低试验段马赫数均匀区长度，使用全槽方案时试验段对驻室的扰动更小。对再入 调节片附近的流场分析表明，开槽附近的流动具有明显的非定常特征。 关键词：跨声速风洞；试验段；开槽；流场特性；数值模拟；气动设计 中图分类号：V211．3 文献标识码：A TransonicWind tunnel)为代表的跨声速风洞，支撑 0 引 言 了其基础与应用基础研究和工业制造的发展。在试 在先进飞行器研制日趋精细化、一体化要求下， 验方面，Wright在Langley8英尺风洞中研究了开槽 作为提供飞行器设计最原始依据的风洞试验向模拟 外形对低超声速和高亚声速流动均匀性的影响[1]； 真实化、测量精细化、试验高参数化和手段综合一体 Nelson研究了开槽宽度、深度、外形、间距对马赫数 化方向发展，除依靠提高风洞试验测量精度和改进试 验技术的途径外，必须尽快建立高性能大型连续式跨 进行了研究[3 声速风洞。 获得了槽壁附近的流场特性，获得了不同情况下流动 在跨声速风洞中，试验段被包围在驻室内，与大 的偏角数据、马赫数分布、总压比分布；为提高槽壁试 气隔绝。试验段壁板采用开槽通气壁，一方面是使试 验段性能，Bhat对驻室分区抽气进行了详细的研 验段人口为声速的气流继续膨胀，得到Ma1．0的究邸]。近年来，随着计算流体力学的发展，数值模拟 低超声速流动；在高亚声速试验时还可以避免试验时 在开槽试验段设计中得到了应用。Karlsson研究了 风洞发生堵塞。槽壁试验段内的流动比较复杂，在槽 壁附近存在边界层流动、剪切流、分离流动、漩涡，流 不同边界条件下模型的气动力参数后认为粘性效应 场中有亚声速区又有超声速区，开槽试验段的设计水 是影响槽壁模拟的关键∞1；Glazkov对槽壁试验段进 平对提高试验段流场品质具有决定性作用。 行了数值模拟，槽壁附近的速度分布和试验数据较为 为提高试验段气流品质，从20世纪50年代开吻合凹]。随着对试验数据的要求越来越高，近年来国 始，针对跨声速风洞试验段壁板的设计就开展了大量 外对槽壁试验段的研究主要集中在降噪和降低洞壁 干扰和修正方面。 的试验与数值模拟研究工作，建成了以美国NTF(Na— tionalTransonic 在国内，对槽壁试验段的研究始于20世纪80年 Facility)和欧洲ETW(European