飞机抖振特性N-S方程计算

【摘要】： 本文基于N-S方程,对飞机抖振特性进行数值计算与分析,重点开展了飞机初始抖振迎角的预测、垂尾抖振问题中存在的复杂空间涡系的数值模拟两方面的研究工作。 采用块结构网格。在合理网格拓扑结构设计基础上,代数法和椭圆型方程优化法相结合的方法生成各块区域边界网格,二维半方法实现翼身组合体、翼身尾组合体三维块结构空间网格生成。块结构网格生成方法实用、高效。 非定常渐近解法求解定常问题。基于Roe格式的有限体积法空间离散N-S方程、五步Runge-Kutta法进行显式时间推进。采用雷诺平均N-S方程模拟紊流,紊流模型选用SA模型。应用了当地时间步长、焓阻尼、隐式残值光顺等加速收敛措施。计算结果与实验值吻合较好。 基于N-S方程定常算法,采用升力曲线、俯仰力矩曲线、后缘压力发散、跨音速激波位置以及机翼表面极限流线等几种判据,对翼身组合体在大迎角和跨音速区的抖振初始迎角进行了合理的预测分析。 在定常算法的基础上,双时间推进法求解非定常N-S方程。采用基于SA模型的DES方法,通过数值求解非定常N-S方程,对翼身尾组合体大攻角下垂尾抖振问题中的复杂空间涡系进行了数值模拟,根据空间涡的运动轨迹可以判断是否会发生垂尾抖振。