开缝空腔抑制翼型跨声速抖振的数值模拟

doi:10.7527/S1000-6893.2015.0121

流体力学与飞行力学

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开缝空腔抑制翼型跨声速抖振的数值模拟

周伟¹, 张正科¹, 屈科², 翟琪¹

1. 西北工业大学航空学院, 西安 710072;
2. 纽约城市大学城市学院土木工程系, 纽约NY 10031

收稿日期:2015-03-01 修回日期:2015-05-04 出版日期:2016-02-15 发布日期:2015-05-12
通讯作者: 张正科,男,博士,教授,硕士生导师。主要研究方向:计算流体力学。Tel:029-88491224-15,E-mail:zkzhang@nwpu.edu.cn E-mail:zkzhang@nwpu.edu.cn
作者简介:周伟,男,硕士研究生。主要研究方向:计算流体力学。E-mail:279926870@qq.com;屈科,男,博士研究生。主要研究方向:计算流体力学,计算海洋动力学。E-mail:kqu00@citymail.cuny.edu翟琪,男,硕士研究生。主要研究方向:计算流体力学,流动控制。E-mail:zhaiqi@mail.nwpu.edu.cn
基金资助:
解放军总装备部预研基金(9140C420301110C42)

Numerical simulation of transonic airfoil buffet suppression with slotted cavity

ZHOU Wei¹, ZHANG Zhengke¹, QU Ke², ZHAI Qi¹

1. School of Aeronautics, Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710072, China;
2. Department of Civil Engineering, City College, The City University of New York, New York NY 10031, USA

Received:2015-03-01 Revised:2015-05-04 Online:2016-02-15 Published:2015-05-12
Supported by:
The Preliminary Research Fund of the General Reserve Department of PLA(9140C420301110C42)

摘要/Abstract

摘要：

采用非定常雷诺平均Navier-Stokes(URANS)方法计算了18%双圆弧翼型的跨声速抖振特性,分析了翼面激波振荡及流场结构演化的特点,研究了在翼型表面开通气空腔抑制跨声速抖振的可行性,对空腔深度、开缝数目对激波振荡的抑制效果进行了对比分析。计算发现,18%双圆弧翼型的跨声速激波自激振荡只有向前的运动,没有向后的运动,开缝空腔能够抑制翼型跨声速抖振,但对抖振频率影响不大;空腔深度大,抑制效果好,但空腔深度变化对振荡频率影响不大;开2、3、4个槽缝抑制抖振的效果差别不大,开缝数量对抖振频率影响不大。

关键词: 跨声速, 抖振, 激波振荡, 空腔, 抑制

Abstract:

The unsteady Reynolds average Navier-Stokes(URANS) method is used to compute the transonic buffet, the shock oscillations and the evolution of flow structures of 18% thick biconvex circular-arc airfoil. The suppression effects of passive control with different configurations on transonic airfoil buffet are investigated by numerical method. The computational results reveal that the self-sustained shock oscillation on 18% thick biconvex circular-arc airfoil at transonic speeds has only forward motion without noticeable backward motion. A cavity with ventilating slots, as a passive control measure, can alleviate transonic buffet, but has little influence on the buffet frequency. Deeper cavity has greater effect of suppression but the variation of the cavity depth does not influence the buffet frequency. The suppression effects between 2-slot, 3-slot and 4-slot cavities are insignificant and the number of slots has little influence on the buffet frequency.

Key words: transonic, buffet, shock oscillation, cavity, suppression

中图分类号:

V211

周伟, 张正科, 屈科, 翟琪. 开缝空腔抑制翼型跨声速抖振的数值模拟[J]. 航空学报, 2016, 37(2): 451-460.

ZHOU Wei, ZHANG Zhengke, QU Ke, ZHAI Qi. Numerical simulation of transonic airfoil buffet suppression with slotted cavity[J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2016, 37(2): 451-460.

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