小展弦比平板流动结构的演化特性：近壁展向流体输运机制

【作者】 朱熠辰； 王晋军；

【机构】 北京航空航天大学航空科学与工程学院；

【摘要】 微小型飞行器通常采用小展弦比气动布局,其飞行性能与翼尖效应密切相关。本文利用层析粒子图像测速技术测量了四种展弦比（AR=1.00–1.50）矩形平板的绕流流场,来研究翼尖效应对流动结构的影响。基于弦长的雷诺数为5400,攻角固定为6°。实验结果显示,对于AR=1.00和1.25平板,由前缘分离剪切层形成的前缘涡经历了"展向涡→C形涡→p形涡"的演化过程（图1a）。当AR=1.38和1.50时,前缘涡演化模式转变为"展向涡→C形涡→M形涡"（图1b）。进一步,利用双谱模态分解技术分析了流动的非线性特征。发现上述两种前缘涡演化模式对应的主导三波相互作用分别为{2f₀,-f₀,f₀}和{0.5f₀, 0.5f₀,f₀}（图2中红色圆环）。其中,f₀是前缘涡脱落频率。由翼尖效应引起的近壁展向流动在前缘涡非线性演化中发挥了重要作用:当AR≥1.38时,近壁展向流体输运能够增强前缘涡涡头,加快涡头向下游对流;相应地,前缘涡呈现出M形结构。当AR≤1.25时,近壁展向流体输运维持了前缘涡向下游拟序发展,直到涡头分裂;前缘涡相应呈现出p形结构。本文加深了对低雷诺数下小展弦比平板绕流翼尖效应的认识,对于微小型飞行器巡航性能的提高具有指导意义。更多还原