FLUENT栅格尾翼的超声速气动特性研究

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摘要栅格翼是一种新型升力面，其突出优点是升力特性优良，但也有阻力大的缺点。对单个、整体和不同弦长栅格翼超声速时的流场，采用 FLUENT进行数值求解，得出压力、速度和密度云图以及气动力系数变化曲线，以分析栅格翼所受阻力影响。分别分析了、、和攻角以及、、和马赫数下单个与整体栅格翼超声速流场与激波特性，并对比分析单个与整体栅格翼超声速流场与激波的异同，以及弦长不同时栅格翼超声速流场、激波与气动力系数变化规律。结果表明，超声速时单个与整体栅格翼流场与激波存在明显差异，弦长不同时，激波形态与气动力系数也有明显不同。61044

毕业论文关键词栅格翼数值求解超声速流场激波气动力

Title THE ANALYSIS OF THE SUPERSONIC AERODYNAMICS CHARACTERISTICS OF THE GRID FINS

Abstract The grid fin is a new lifting surface. Its best merit is good lift efficiency. But its drag force is also strong. For the flow field of the single, overall and different length of the grid finin super-sonic, uses FLUENT to carry on the numerical calculation to get the pressure, velocity and density nephogram and the aerodynamic coefficient curve, then analyzes the effect of the drag force.Analyzesthe supersonic flow field and the shock wave characteristics of the single and overall grid fin under 0 ° ,2 ° ,4 ° and 6 ° angle of attack and 1.5, 2, 2.5 and 3 Mach numbers.Comparative analysis of the supersonic flow field and the shock wave of the single and overall grid fin. And Comparative analysis of the supersonic flow field, shock wave and variation of aerodynamic coefficients when the length of grid fin is different. The results show that when the airflow is supersonic, there exist obvious differences in flow field and shock wave for the single and overall grid fin. And when the length is different, the construction of the shock wave and the aerodynamic coefficients are obviously different.

Keywords grid fin numerical calculation supersonic flow field shock wave aerodynamic

1绪论1

1.1课题研究背景及意义1

1.2栅格翼的性能特点2

1.3国内外研究现状3

1.4本文的工作5

2数值计算模型6

2.1控制方程6

2.2有限体积法7

2.3边界条件与初始条件8

2.4Spalart-Allmaras湍流模型.8

2.5几何建模9

2.6网格生成.11

2.7FLUENT求解17

2.8求解后处理.18

3栅格翼的超声速气动特性.19

3.1临界马赫数.19

3.2激波特性.19

3.3激波前后气流参数.20

3.4超声速栅格翼绕流特性.21

3.5超声速栅格翼气动力.22

4计算结果与分析.24

4.1单栅格翼气动特性分析.24

4.2整体栅格翼气动特性分析.33

4.3单栅格翼与整体栅格翼气动特性对比分析.39

4.4不同弦长单栅格翼气动特性分析.40

结论43

致谢44

参考文献45

附录气动力系数与马赫数和攻角关系.47

1 绪论 1.1 课题研究背景及意义近年来，随着航空航天技术的快速发展，栅格翼作为航天飞行器及战术导弹的稳定面和控制面，越来越多的受到重视。栅格翼既可用作稳定翼，也可用作全动式舵翼，并且具有良好的升力特性，适合于大攻角下的飞行，这为追求高机动性的战术导弹提供了一种有效的气动部件，因此受到战术导弹设计者的青睐。栅格翼是一种新的承力面和升力面，它由一系列薄的相互交叉栅格壁镶嵌在略厚的栅格框架内构成的空间系统。它主要有两种形式，一种是框架式，另一种是蜂窝式。蜂窝式栅格翼又分为两种：正置和斜置。目前广泛应用的是斜置壁与外框形成夹角蜂窝式栅格翼。如图1.1所示，栅格翼的主要几何参数包括[1]：翼弦 b：翼剖面内彼此相距最远的两点之间的距离；翼展 l：栅格翼两侧壁之间的距离；高度 h：沿栅格翼轴线(通过上、下端格壁翼展和翼弦中点并贯穿各升力面相应点的直线)度量的上端和下端格壁之间的距离；壁间距：两相邻栅格相应点之间的距离；壁间相对间距：翼间距t与翼弦b之比：格壁安装角：翼弦与翼轴的法线所形成。