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推力轉(zhuǎn)向噴流與高速主流干擾參數(shù)影響規(guī)律的數(shù)值模擬研究

2012-11-08 02:32司芳芳袁先旭李建強(qiáng)
空氣動力學(xué)學(xué)報 2012年5期
關(guān)鍵詞:噴流噴口總壓

司芳芳,袁先旭,李建強(qiáng),陳 琦

(中國空氣動力研究與發(fā)展中心,四川 綿陽 621000)

0 引 言

新一代戰(zhàn)斗機(jī)要求具有良好的機(jī)動性和短距離起降性能。在進(jìn)行大迎角機(jī)動飛行時,飛機(jī)繞流現(xiàn)象復(fù)雜,流動分離嚴(yán)重,垂尾等操縱面浸沒在尾跡流動之中,操縱面效率急劇降低甚至完全失效,通過操縱面偏轉(zhuǎn)獲得所需控制力和力矩的方法,已經(jīng)很難滿足大迎角機(jī)動的要求,必須采用推力矢量控制技術(shù)。推力矢量技術(shù)作為第四代戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計的一項關(guān)鍵技術(shù),從上個世紀(jì)八十年代開始,美國就開展了廣泛的研究,包括理論與計算分析、縮比模型試驗、飛行模擬器仿真和飛行演示驗證等多種手段,并已成功應(yīng)用于F-22、F-35等第四代主力戰(zhàn)機(jī)中。

現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)的大后掠角、尖前緣的機(jī)翼氣動布局在較大迎角下會產(chǎn)生前緣渦,在加裝推力轉(zhuǎn)向噴管后,矢量噴流的引射作用,使前緣渦的位置向內(nèi)和向下移動,即向機(jī)身方向移動;再加上渦對的誘導(dǎo)作用,會減少機(jī)翼后緣的逆壓梯度,使前緣渦渦核軸向速度增加,前緣渦旋緊,渦強(qiáng)增強(qiáng),對翼面流動的誘導(dǎo)能力增強(qiáng);在破裂渦流動狀態(tài),矢量噴流對主流影響最大,可能使前緣破裂渦恢復(fù),從而引起超環(huán)量效應(yīng)。在實際飛行中,推力轉(zhuǎn)向尾噴流和主流之間,特別是在飛行攻角較大或來流馬赫數(shù)較高時,噴流和外流之間產(chǎn)生強(qiáng)干擾,從而形成復(fù)雜的渦系,波系和分離流,同時改變了噴管內(nèi)流狀態(tài),使激波、分離波系產(chǎn)生位置發(fā)生變化,并使機(jī)身壓力分布發(fā)生變化,影響飛機(jī)的整體氣動特性。我們知道,后機(jī)身流場是縱向力矩系數(shù)的主要影響因素,它對噴管內(nèi)流壓力變化很敏感,因此,必須考慮矢量噴管推力及控制力矩對整個機(jī)身的壓力分布的影響,將矢量噴管與飛機(jī)外形的氣動布局型式結(jié)合起來研究,以提高矢量噴管的推力效率及飛機(jī)性能。值得注意的是,推力矢量尾噴流干擾效應(yīng)與傳統(tǒng)噴管的噴流干擾效應(yīng)是相當(dāng)不同的[1],傳統(tǒng)噴管的噴流干擾效應(yīng)是一種局部的弱擾動,僅集中在噴管出口附近的區(qū)域;而推力矢量尾噴流干擾效應(yīng)則是一種強(qiáng)擾動,對戰(zhàn)斗機(jī)的整體氣動特性有相當(dāng)大的影響,這種影響并強(qiáng)烈依賴于機(jī)身/推進(jìn)系統(tǒng)的集成設(shè)計,如F-22戰(zhàn)斗機(jī)就細(xì)致設(shè)計了雙發(fā)噴管的間距(小間距設(shè)計),并通過加長尾錐來隔離雙發(fā)噴流的干擾。無疑,研究主流與推力矢量尾噴流的干擾效應(yīng)規(guī)律和機(jī)理將是機(jī)身/推進(jìn)系統(tǒng)優(yōu)化集成設(shè)計的基礎(chǔ)。

為此,針對推力轉(zhuǎn)向噴管開展尾噴流/主流干擾對全機(jī)氣動特性影響研究,具有較高的學(xué)術(shù)價值和重要的應(yīng)用價值,可為推力矢量技術(shù)的工程應(yīng)用乃至先進(jìn)飛行器的研制奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

1 計算方法

當(dāng)戰(zhàn)斗機(jī)利用推力矢量技術(shù)進(jìn)行大迎角過失速機(jī)動時,推力轉(zhuǎn)向噴流與高速主流干擾流場極為復(fù)雜,真實的物理過程包括大范圍湍流分離流、多相流、高低溫氣體摻混流動、內(nèi)外流干擾、激波/膨脹波/剪切層/旋渦干擾等。要想完全真實模擬,對數(shù)值計算模型和計算方法有很高的要求。這里與擬開展的高速風(fēng)洞試驗研究相同,采用了冷噴模擬方法,對數(shù)值模擬方法的要求主要是精細(xì)的網(wǎng)格、高精度的計算格式和適用的湍流模型。

1.1 數(shù)值方法

控制方程為可壓縮的N-S方程??臻g離散采用Steger-warming通量差分,采用 minmod限制器,MUSCL插值采用二階插值,時間離散采用LU-SGS方法。鑒于目前DNS、LES和RANS存在的問題,本文選用課題組自主研發(fā)的一種基于分區(qū)混合和基于湍流尺度混合的雙重RANS/LES混合模型,該模型經(jīng)過典型算例的驗證,計算結(jié)果均與試驗和文獻(xiàn)計算結(jié)果符合較好,表明該RANS/LES混合模型能給出較合理的湍流宏觀平均量,值得探索用于推力轉(zhuǎn)向噴流與高速主流干擾效應(yīng)的數(shù)值模擬研究的實際工程問題中。方法細(xì)節(jié)可參見文獻(xiàn)[2]。

1.2 邊界條件

遠(yuǎn)場采用無反射邊界條件;壁面采用無滑移、絕熱壁邊界條件;計算需要進(jìn)行全流場計算,對稱子午面為塊邊界,采用一一對接邊界條件??梢宰C明,上述邊界條件處理方法不引入非對稱誤差。矢量噴管出口設(shè)為噴流入口邊界,給定參數(shù)有噴流的壓強(qiáng)pj,密度ρj,速度Vj和噴流偏轉(zhuǎn)角δj。入口邊界條件是由已知的噴流總壓Ptj、總溫Ttj和噴流馬赫數(shù)Mj按一維等熵流公式計算得到:

本文使用的噴流入口條件,未考慮矢量噴管內(nèi)流與主流干擾情況,并不符合實際噴流情況。實際情況下,外流將影響噴管內(nèi)流場的建立,下一步將對噴管內(nèi)流和主流的干擾進(jìn)行深一步研究。

1.3 計算模型和網(wǎng)格

首先依據(jù)圖紙,生成本文的計算用數(shù)模,按計劃分別計算了矢量噴管無偏轉(zhuǎn)(δj=0°)、向下偏轉(zhuǎn)10°(δj=-10°)、向下偏轉(zhuǎn)20°(δj=-20°)和向下偏轉(zhuǎn)30°(δj=-30°)的情況。

在進(jìn)行數(shù)值模擬時,首先要盡量減小網(wǎng)格對計算結(jié)果的影響。為了保證計算的精度和效率,采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成技術(shù),由于研究對象幾何形體的復(fù)雜性,采用了多塊搭接網(wǎng)格,且只計算半流場。為準(zhǔn)確模擬噴流干擾區(qū)的尺度,應(yīng)保證足夠的干擾區(qū)附近流向的網(wǎng)格密度,所以在模型的頭部、翼尖、壁面和尾部噴口附近局部加密。圖1為噴管偏轉(zhuǎn)不同角度時網(wǎng)格的空間分布,網(wǎng)格數(shù)量都約為709.19萬,在空間分為6塊,上游距飛機(jī)頭部3.0L,下游距尾噴管4.0L,遠(yuǎn)場邊界距中心線3.0L。

圖1 局部放大的計算網(wǎng)格Fig.1 The computation grid with local zoom

1.4 計算條件

噴流對全機(jī)氣動干擾是由內(nèi)、外流的相互作用所引起的。通常情況下,噴流與主流氣體的理化特性并不完全相同,噴流介質(zhì)的組分、分子量、化學(xué)反應(yīng)和熱力學(xué)特性等因素都會對干擾流場的動力學(xué)和熱力學(xué)輸運特性及內(nèi)、外流摻混過程產(chǎn)生影響,使流動復(fù)雜化。為了與后續(xù)風(fēng)洞試驗研究保持一致,本文從噴流、主流均為完全氣體的簡單情況入手,數(shù)值模擬推力轉(zhuǎn)向尾噴流與高速主流干擾的復(fù)雜流場。主流和尾噴流條件的主要參數(shù)見表1,主流條件由標(biāo)準(zhǔn)大氣表計算。

表1 主流、噴流計算條件Table 1 The computation condition of main flow and jet flow

2 計算結(jié)果和分析

2.1 來流馬赫數(shù)影響

以攻角為15°,噴口總壓為300kPa,噴口總溫為300K,噴流馬赫數(shù)為1.0為例,對不同來流馬赫數(shù)的計算結(jié)果進(jìn)行對比和分析。

圖2(a~f)分別給出了不同來流馬赫數(shù)時馬赫數(shù)等值線分布,從圖中可以看出,本文計算結(jié)果顯示了非常清晰的流場,刻畫出了噴口附近復(fù)雜的波系結(jié)構(gòu)??梢缘贸鋈缦陆Y(jié)論:

圖2 馬赫數(shù)等值線Fig.2 Mach number contours

(1)隨來流馬赫數(shù)數(shù)增大,主流與尾噴流干擾效應(yīng)明顯增強(qiáng)。M=0.4、δj=0°時,主流雖有15°攻角,但對尾噴流幾乎沒有影響,壓力標(biāo)識的噴流尾跡幾乎成一條直線向后傳播,清晰尾跡區(qū)達(dá)約全機(jī)長的一半;M=0.6的情況與 M=0.4基本相似;M=1.5時,情況則有明顯變化,主流遭遇尾噴流膨脹波包,迎風(fēng)側(cè)緊臨噴管出口截面,產(chǎn)生一道斜激波,導(dǎo)致噴流尾跡向上傾斜,實際推力矢量角發(fā)生損失;隨著主流M進(jìn)一步增大,這一現(xiàn)象愈發(fā)明顯。造成這一現(xiàn)象的主要原因在于隨M增大,主流動壓增大,對噴流尾跡吹拂能力加強(qiáng)。

(2)隨來流M數(shù)增大,噴流波系結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化。M=0.4時,噴流出口膨脹后形成馬赫盤(從二維對稱面來看,為正激波),隨M增大,馬赫盤不斷縮小,到M=1.5時,幾為斜激波相交的魚尾波系形態(tài)。隨著M進(jìn)一步增大,斜激波相交的魚尾波系形態(tài)愈發(fā)明顯。造成這一現(xiàn)象的主要原因在于隨M增大,噴管出口環(huán)境壓力降低,噴流出口后的繼續(xù)膨脹增強(qiáng)。

(3)當(dāng)δj增大時,噴流干擾流場結(jié)構(gòu)與噴流/主流干擾效應(yīng)隨M的變化規(guī)律與δj=0°的情況基本一致。但當(dāng)δj>0°后,基于現(xiàn)模型設(shè)計方案,噴管與機(jī)身之間的彎折角對主流有明顯影響,特別是當(dāng)M>1后,此處產(chǎn)生一道強(qiáng)壓縮激波,明顯改變主流和噴流的流場結(jié)構(gòu)。但實際情況下,噴管偏轉(zhuǎn)時不可能有這樣明顯的彎折角,模型設(shè)計的失真有何影響,需進(jìn)一步深入研究。

圖3(a~e)給出了δj=0°、δj=-20°、δj=-30°時飛機(jī)氣動力系數(shù)隨來流馬赫數(shù)的變化,圖3(f)給出了δj=0°、δj=-10°、δj=-30°時推力矢量角損失隨來流馬赫數(shù)的變化??梢钥吹剑?/p>

(1)推力矢量噴管偏轉(zhuǎn)不同角度時,對升力系數(shù)和法向力系數(shù)影響很小,對軸向力和俯仰力矩的影響稍大。表明在高速主流條件下,攻角不大時,推力轉(zhuǎn)向噴流對主流的干擾局限于尾部局部區(qū)域,不明顯。這與文獻(xiàn)中低速推力矢量試驗研究的結(jié)論一致。

圖3 氣動力系數(shù)隨M變化Fig.3 Aerodynamic coefficient variation with M

(2)推力矢量角損失量隨噴管偏轉(zhuǎn)角度的增大而增大,隨來流馬赫數(shù)的增大而急劇增大。當(dāng)來流馬赫數(shù)為0.4和0.6時,推力矢量角的損失較小,表明推力轉(zhuǎn)向控制效率很高。但當(dāng)來流馬赫數(shù)超過聲速時,推力矢量角損失嚴(yán)重,在 M=2.0、δj=-30°情況,推力矢量角損失最大接近18°,表明此時噴管雖下偏30°,但實際俯仰方向的推力矢量只有下偏12°,效率很低。這說明推力矢量技術(shù)有一定的適用范圍,超過某個臨界M后,推力矢量技術(shù)代價較高,效率降低。

2.2 飛行攻角影響

顯而易見,飛行攻角也是一個重要的主流影響參數(shù)。實際上,推力矢量技術(shù)的一個重要考核即在大攻角操縱面效率降低時提供操縱力矩。這里,以噴口總壓為300kPa,噴口總溫為300K,噴流馬赫數(shù)為1.0為例,對來流馬赫數(shù)為0.6時飛行攻角在-10°~40°之間和來流馬赫數(shù)為2.0時飛行攻角在-10°~15°之間時的計算結(jié)果進(jìn)行對比。

圖4(a~f)、圖5(a~c)給出了不同條件下用壓強(qiáng)著色的空間流線圖。通過對主翼背風(fēng)渦流形態(tài)的比較分析,可以認(rèn)為:

(1)M=0.6、無噴流時,隨攻角增大,背風(fēng)集中渦逐漸增強(qiáng),低壓區(qū)范圍逐漸覆蓋幾乎整個上翼面,當(dāng)攻角達(dá)40°,背風(fēng)集中渦破裂,上翼面為破裂后的隨機(jī)尾跡流動覆蓋,流線壓力也明顯升高。這一演化過程符合眾所周知的三角翼背風(fēng)渦流演化規(guī)律,表明本文基本流場計算是可靠的。

(2)對比δj=0°和δj=-20°與無噴流時的流場結(jié)構(gòu),攻角為20°和30°情況下,三者并無明顯區(qū)別,表明在中等攻角下,主翼上表面背風(fēng)集中渦較強(qiáng),此時,尾噴流對主流的干擾(引射效應(yīng))較弱。當(dāng)攻角為40°時,情況則明顯不同,無噴流時主翼上表面背風(fēng)集中渦已破裂,無明顯集中渦形態(tài)和低壓區(qū),但有噴流時,機(jī)翼上流動又恢復(fù)出現(xiàn)明顯集中渦形態(tài)和低壓區(qū)(有噴流流場是以無噴流流場為初場繼續(xù)計算得到),表明在40°攻角情況下,推力轉(zhuǎn)向噴流的后緣引射效應(yīng)比較明顯,使得已破裂的背風(fēng)集中渦恢復(fù),在外形上呈現(xiàn)出超環(huán)量效應(yīng)。文獻(xiàn)中低速風(fēng)洞試驗研究表明在低速大攻角情況下,推力轉(zhuǎn)向噴流的引射效應(yīng)可使破裂的主翼集中渦重新恢復(fù)成集中渦形態(tài),誘導(dǎo)出超環(huán)量效應(yīng),對全機(jī)氣動特性影響很大。但從圖6可以看出,攻角對氣動力系數(shù)的影響較小,這說明對于該簡化模型,在高速主流情況下,推力轉(zhuǎn)向噴流的影響相對較小,從定量上不足以說明產(chǎn)生了超環(huán)量效應(yīng)。可能原因是簡化模型的主翼比較靠前,尾噴流對其影響較?。换蛑髁鱉較高時,推力轉(zhuǎn)向噴流的影響減弱。

圖4 δj=0°,M=0.6時用壓強(qiáng)著色的流線圖Fig.4 Streamlines colored by pressure forδj=0°,M=0.6

圖5 δj=-20°,M=0.6時用壓強(qiáng)著色的流線圖Fig.5 Streamlines colored by pressure forδj=-20°,M=0.6

圖6(a~e)分別給出了M=0.6和M=2.0在推力轉(zhuǎn)向噴流影響下的氣動力系數(shù)隨攻角的變化。圖6(f)給出了M=0.6和M=2.0時推力矢量角損失隨攻角的變化。

經(jīng)分析,可得出以下結(jié)論:

(1)推力轉(zhuǎn)向噴流對軸向力的影響較大,這與軸向力系數(shù)的積分方式有關(guān),這里在無噴流情況下,將噴管側(cè)面和底部都進(jìn)行了積分,與試驗天平受力不一致。但不同噴流偏轉(zhuǎn)角有相互之間的比較意義。M=0.6時,在攻角大于20°以后,不同噴流偏轉(zhuǎn)角對氣動力特性的影響才比較明顯,這與上面的流場結(jié)構(gòu)分析基本一致。M=2.0時,不同噴流偏轉(zhuǎn)角導(dǎo)致的尾部激波形態(tài)與強(qiáng)度明顯不同,因而在計算的攻角范圍內(nèi),噴流偏轉(zhuǎn)角對軸向力系數(shù)都有明顯影響,并隨攻角增大而增大,但對其他氣動力分量則幾乎沒有影響,表明超聲速情況下,噴流與主流干擾局限在尾部局部區(qū)域,沒有亞聲速條件下出現(xiàn)的超環(huán)量效應(yīng)。究其機(jī)理,這與超聲速情況下,機(jī)翼的流動形態(tài)是相關(guān)的,M=2.0時,三角翼背風(fēng)區(qū)并無明顯集中渦形態(tài),也與擾動在超聲速條件下只向后傳播有關(guān)。

(2)推力矢量角損失隨攻角增大而增大,除此以外,也與矢量噴管偏轉(zhuǎn)角、來流主流M 高度相關(guān),推力矢量噴管偏轉(zhuǎn)角越大、來流馬赫數(shù)越高,推力矢量角的損失就越大,即實際推力矢量角與原推力矢量角的差別越大。但推力矢量角的損失程度在M=0.6與M=2.0時差別極為顯著,M=0.6時,推力矢量角總的來說損失不大,在計算范圍內(nèi)最大不超過4°,但M=2.0時,推力矢量角損失相當(dāng)大,最大可達(dá)18°,再次驗證了在超聲速條件下使用推力矢量技術(shù)代價高,實際上不可行。

圖6 氣動力系數(shù)隨α變化Fig.6 Aerodynamic coefficient variation withα

2.3 噴流總壓

為考察噴流總壓的影響,以來流馬赫數(shù)為0.6和2.0,攻角為15°,噴口總溫為300K,噴流馬赫數(shù)為1.0為例,比較和分析噴口總壓分別取300kPa、400kPa、500kPa時對飛機(jī)氣動力系數(shù)的影響。

圖7(a~d)分別給出了噴口總壓分別取400kPa和500kPa時流場的馬赫數(shù)等值線分布。圖8分別給出來流馬赫數(shù)為0.6和2.0,δj=0°,-10°,-20°,-30°時,氣動力系數(shù)隨噴流總壓的變化??偟膩砜?,可有如下結(jié)論:

(1)噴流總壓對尾噴流流場結(jié)構(gòu)有所影響,但并不改變流場結(jié)構(gòu)的拓?fù)湫螒B(tài),只是強(qiáng)度有所不同。噴流總壓增大時,由于噴流馬赫數(shù)固定,則噴管出口靜壓增大,噴流出噴口后,進(jìn)一步膨脹的能力加強(qiáng),即噴流的穿透力增強(qiáng)。因此,M=0.6時,總壓增大,噴流馬赫盤增大;M=2.0時,總壓增大,斜激波相交點后移。

(2)由于總壓對流場結(jié)構(gòu)沒有明顯改變,因此,總壓變化對全機(jī)氣動力特性的影響甚小,幾乎可忽略不計。

圖7 δj=-10°時馬赫數(shù)等值線分布圖Fig.7 Mach number contours forδj=-10°

圖8 氣動力系數(shù)隨P0變化Fig.8 Aerodynamic coefficient variation with P0

2.4 噴流馬赫數(shù)

為考察噴流馬赫數(shù)的影響,以來流馬赫數(shù)為0.6和2.0,攻角為15°,噴口總壓為300kPa,噴口總溫為300K為例,比較噴流馬赫數(shù)在1.0~2.8之間取值時對飛機(jī)氣動力系數(shù)的影響。

圖9(a~d)分別給出了噴流馬赫數(shù)為1.2和2.0時流場的馬赫數(shù)等值線分布。圖10分別給出了來流馬赫數(shù)為0.6和2.0,δj=0°,-10°,-20°時,氣動力系數(shù)隨噴流馬赫數(shù)的變化。總的來看,可有如下結(jié)論:

(1)噴流馬赫數(shù)對尾噴流流場結(jié)構(gòu)有明顯影響,甚至改變流場結(jié)構(gòu)的拓?fù)湫螒B(tài)。噴流馬赫數(shù)增大時,由于噴流總壓固定,則噴管出口靜壓減小,噴流出噴口后,進(jìn)一步膨脹的能力減弱,即噴流的穿透力減弱。因此,M=0.6時,噴流馬赫數(shù)增大,噴流馬赫盤減小,Mj=1.2時,馬赫盤即已消失,成為斜激波相交形態(tài),Mj進(jìn)一步增大,則斜激波相交點前移;M=2.0時,噴流馬赫數(shù)增大,斜激波相交點前移。

(2)噴流馬赫數(shù)雖對流場結(jié)構(gòu)有明顯改變,但局限于噴管以后的噴流尾跡區(qū)域,因此,噴流馬赫數(shù)變化對全機(jī)氣動力特性的影響甚小,幾乎可忽略不計。

圖9 δj=-20°時馬赫數(shù)等值線分布圖Fig.9 Mach number contours forδj=-20°

圖10 氣動力系數(shù)隨Mj變化Fig.10 Aerodynamic coefficient variation with Mj

2.5 噴流總溫

為考察噴流總溫的影響,以來流馬赫數(shù)為0.6和2.0,攻角為15°,噴口總壓為300kPa,噴流馬赫數(shù)為1.0為例,對噴口總溫分別取300K、900K、1200K、1800K時的計算結(jié)果進(jìn)行比較和分析。

圖11(a~f)給出了不同噴口總溫時流場的溫度等值線分布。圖12分別給出了來流馬赫數(shù)為0.6和2.0時氣動力系數(shù)隨噴流總溫的變化??偟膩砜矗捎腥缦陆Y(jié)論:

(1)噴流總溫對尾噴流流場結(jié)構(gòu)有一定影響,甚至改變流場結(jié)構(gòu)的拓?fù)湫螒B(tài)。噴流總溫增高時,噴管出口靜溫增高,由于噴流總壓固定,噴管出口靜壓不變,根據(jù)狀態(tài)方程,則噴管出口密度降低,噴流噴出后,進(jìn)一步膨脹的能力減弱,即噴流的穿透力減弱。因此,M=0.6時,噴流總溫增高,噴流馬赫盤減小,噴流總溫達(dá)900K時,馬赫盤即已消失,成為斜激波相交形態(tài),噴流總溫進(jìn)一步增大,則斜激波相交點前移;M=2.0時,噴流總溫增大,斜激波相交點前移。

(2)噴流總溫雖對流場結(jié)構(gòu)有一定改變,但局限于噴管以后的噴流尾跡區(qū)域,因此,噴流總溫變化對全機(jī)氣動力特性的影響甚小,幾乎可忽略不計。

圖11 δj=-10°時溫度等值線分布圖Fig.11 Temperature contours forδj=-10°

圖12 氣動力系數(shù)隨Tj變化Fig.12 Aerodynamic coefficient variation with Tj

3 結(jié) 論

本章針對一種簡化戰(zhàn)斗機(jī)風(fēng)洞試驗?zāi)P停_展了推力轉(zhuǎn)向噴流與高速主流干擾的數(shù)值模擬研究,較為系統(tǒng)地研究了來流馬赫數(shù)、飛行攻角、噴流總壓、噴流馬赫數(shù)、噴流總溫、推力轉(zhuǎn)向噴管偏轉(zhuǎn)角等參數(shù)對流場結(jié)構(gòu)和全機(jī)氣動特性的影響規(guī)律。根據(jù)研究結(jié)果和研究體會,可小結(jié)如下:

(1)主要的影響參數(shù)是來流馬赫數(shù)、飛行攻角、推力轉(zhuǎn)向噴管偏轉(zhuǎn)角和噴流落壓比,其它參數(shù)的影響較小。

(2)對流場結(jié)構(gòu)影響最大的參數(shù)是來流馬赫數(shù),其次是攻角和推力轉(zhuǎn)向噴管偏轉(zhuǎn)角。在來流馬赫數(shù)為0.6時,在大攻角下,推力轉(zhuǎn)向噴流的引射效應(yīng)誘導(dǎo)出一定的超環(huán)量效應(yīng),但還需要進(jìn)一步的驗證。

(3)對推力矢量角損失影響最大的參數(shù)也是來流馬赫數(shù),其次是推力轉(zhuǎn)向噴管偏轉(zhuǎn)角和攻角。推力矢量角損失隨馬赫數(shù)、噴管偏轉(zhuǎn)角和攻角的增大而增大。在超聲速情況下,推力矢量角損失可超過噴管偏轉(zhuǎn)角的一半以上,使得推力矢量技術(shù)效率降低。因此,在超聲速條件下,推力矢量技術(shù)實際上并不可行。

(4)對全機(jī)氣動特性影響最大的參數(shù)是攻角,其次是來流馬赫數(shù)和推力轉(zhuǎn)向噴管偏轉(zhuǎn)角。但總的來說,由于簡化戰(zhàn)斗機(jī)的主翼為平板翼、尾噴管離主翼距離偏大,導(dǎo)致推力轉(zhuǎn)向噴流/高速主流干擾效應(yīng)對全機(jī)氣動力系數(shù)的影響較小,對試驗測量提出了很高的挑戰(zhàn)。

以上結(jié)論對后續(xù)風(fēng)洞試驗有一定的指導(dǎo)意義,本文計算研究也需要進(jìn)一步與試驗研究相結(jié)合,相互校核,以提高計算結(jié)果的置信度。

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