火星环境低雷诺数翼型动态失速特性数值研究

【作者】 王军里； 吴健；

【机构】 哈尔滨工业大学能源科学与工程学院；

【摘要】 火星无人机作为一种火星探测工具,可以有效弥补火星车探测范围窄,移动速度慢,复杂地形探测困难等缺点,第一架火星无人机"机智号"的成功飞行验证了火星无人机作为火星车辅助探测的可行性。火星大气具有低密度、低温、低重力等特点。这使得火星飞行器通常工作在低雷诺数、高马赫数条件下。低雷诺数下的层流分离将引起旋翼的失速与低频振荡,这将对无人机气动性能产生影响,同时高马赫数状态时易产生空气压缩效应与激波振荡。本文基于大涡模拟建立了火星无人机翼型三维流固耦合模型,研究了火星无人机翼型动态失速特性,并采用动力学模态分解(DMD)对数值计算结果进行模态分析与流场重构。研究结果表明,动态失速迎角远大于静态失速迎角,动态失速涡的形成与沿翼型表面的输运使翼型获得额外的升力,使翼型总升力的最大值远大于静态翼型的最大升力。更多还原