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抑制钝头体漩涡脱落的数值分析-飞行器设计专业论文
承诺书本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名:日期:摘要当粘性气流流经一个钝头体表面时,气流会在钝头体表面形成一层很薄的附面层,并且会在钝头体的尾部沿着气流流经方向产生漩涡。这种漩涡称之为:冯卡门涡。很长时间以来,关于冯卡门漩涡的研究一直是流体力学的热门,关于冯卡门漩涡的形成以及影响,已经有很多研究者对此进行了深入的研究,大致的研究手段包括实验和计算机模拟这两大类方法。目前为止,关于对冯卡门漩涡的成因和对周围流场的研究已经很充分了,对冯卡门漩涡的抑制则成为研究界的一大热门领域。抑制冯卡门漩涡可以应用到多个领域,其现实意义很大。比如提升研究对象的气动性能,在机翼后部加装襟翼延迟漩涡以增加其升力,在赛车尾部加装尾翼以减小其阻力,减小其振动频率,甚至目前已经作为控制噪音的一个重要手段。本论文设计首先针对研究流经钝头体表面的流场,阐述漩涡的产生机理以及其对钝头体和周围流场的影响。本设计的钝头体模型是基于一个圆柱体和置于圆柱体之上,长度为圆柱体直径4.4倍可调节攻角的薄平板。基于此模型,通过计算机模拟,运用数值方法来抑制冯卡门漩涡并且从该数值方法中找到此模型抑制冯卡门漩涡的最优解。本设计最终结果显示,涡脱落的抑制,既可以从改变间隙比入手,也可以从变换平板夹角来实现。在小间隙比区域,即,平板偏离很小的角度即可实现漩涡脱落的抑制。而当间隙比处于较大值时,比如,则需要很大的角度才能成功抑制涡脱落。当间隙比处于两者之间,临界夹角在附近。漩涡脱落现象的产生是由于圆柱体和平板后半部分,自旋方向相反的涡互相作用的结果。因此缩小间隙比,则增大了相互间的作用。这是抑制漩涡脱落的主要机理。同时这也解释了处于小间隙比区域的平板和圆柱体,仅仅只需改变很小的夹角便能成功抑制涡脱落的原因。间隙比是影响漩涡脱落的主要因素,所以当间隙比增大时,临界夹角则需要相应的增大。关键词:钝头体,漩涡脱落,计算流体力学,仿真分析AbstractThesuppressionofvortexsheddingwasinvestigatedusingthenumericalmethod.The mainobjectivesofthisresearchweretostudythemechanismandeffectsofvortexshedding whenflowoverabluffbody,finallyinvestigatereliablenumericalstrategiestosuppressthe vortexsheddingand findthe optimum solution forthe based model.Incomputationalstudy,Structuregridwasestablishedforitsaccuracy.URANSmodel wasperformedwhichisSpalart-AllmarasdelayedtheK-OmegaSSTmodelatReynolds number =.Consideringthelimitedtime,typically,theURANSK-OmegaSST modelwaschosenconsideringitscheapincomputationbutapplyinganacceptableresult abouttheflowfeatures.Indeed,thevariationofliftanddragcoefficientissimilartothe experimentalresultsbypreviouslyreports.TheshapeofRMSliftcoefficientcurveandthe resultsofeffects ofthegapratioissimilartopreviousresearchreport.TheRMSlift coefficientandStrouhalnumberwasanalysedtodefinethecriticalpointswherevortex sheddingwasstopped.Finally,asexpected,thecriticalanglesatdifferentgaprati
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