eN转捩预测在翼型和机翼上的应用

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飞机阻力的精确预测已经成为计算流体力学(CFD)的一个难题,也是当前航空界研究和发展的前沿技术。而转捩预测是预测阻力的前提,本文对基于 eN方法的翼型/机翼的转捩预测开展了相关研究。  本文在边界层方程的基础上添加了层流-湍流转捩预测方法,从而预测由Tollmien-Schlichting(T-S)波不稳定性导致的转捩。T-S波不稳定性导致的自然转捩可以由eN方法预测。本文通过两种方法获得转捩预测所需边界层信息,一种是边界层方程数值计算,另外一种是直接从N-S方程解中获取边界层信息,经过对比和分析,这两种方法都可以为下一步进行稳定性分析提供了高准确度的边界层信息。同样的,转捩预测方法也有两种:稳定性方程和简化eN方程,两种方法也都可以准确预测转捩。  本文对转捩预测方法采用了四个实例进行了验证。实例一通过将典型的自然层流翼型NLF0416算例与对应的实验结果、Xfoil计算结果进行了比较。在讨论NLF0416翼型时研究了网格各几何参数与附面层参数间的关系。由于 NACA0012被广泛使用,实例二通过将NACA0012翼型算例与对应的实验结果进行比较,验证本文算法的可靠性。实例三研究了一个跨音速自然层流翼型 CAST10,同时也跟实验结果进行了比较,结果表明跨声速转捩预测必须考虑可压缩性。实例四利用边界层方程和稳定性方程对三维算例进行预测,经过对比后计算结果和γ-Reθ转捩模型相吻合。  本文实现了两种转捩预测方法,对二维和三维算例进行了验证,可以为后续的优化提供可靠可信的数据。
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