地面效应中多段翼型的失速特性及流动机理数值研究

【作者】 黄坤； 王驰； 屈秋林； 刘沛清；

【机构】 北京航空航天大学航空科学与工程学院；

【摘要】 地面效应在飞机起飞和降落过程中具有显著影响,直接关系到飞行安全性。针对大展弦比运输类飞机,本文以30P30N翼型为研究对象,探究地面效应中多段翼型的失速特性及流动机理。采用有限体积法求解定常可压缩流动的Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程和Spalart-Allamaras(SA)湍流模型,模拟30P30N翼型在不同迎角和离地高度下的流场。计算结果表明,随着离地高度降低,30P30N翼型的升力、阻力和低头力矩均呈现减小趋势,翼型上翼面流动提前发生分离,导致失速迎角减小。值得注意的是,离地高度降低,多段翼型上翼面逆压梯度减小,流动仍然提前分离,这与传统认知有所不同,例如,传统认为迎角增加导致的逆压梯度增大是气流分离的必要条件。进一步深入研究表明,减小离地高度和增大迎角导致流动分离的物理机理不同:随着离地高度降低,地面的阻塞作用增强,导致翼型周围的整体流速降低,上翼面边界层内速度也减少,即使对于逐渐减小的逆压梯度,也逐渐难以抵抗,导致流动分离提前发生。更多还原