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基于氣動外形優(yōu)化和主動流動控制的減阻技術(shù)
關(guān)鍵詞：湍流減阻 主動流動控制 外形優(yōu)化 空氣動力學(xué) cfd
摘要：增升和減阻是民用飛機(jī)設(shè)計的永恒目標(biāo)。本文對民用飛機(jī)減阻技術(shù)最新進(jìn)展及未來發(fā)展進(jìn)行綜述,在此基礎(chǔ)上,報道了計算所團(tuán)隊通過數(shù)值優(yōu)化設(shè)計及主動流動控制實現(xiàn)減阻的研究進(jìn)展。為此,發(fā)展了基于壁面模化大渦模擬(WMLES)準(zhǔn)確模擬湍流邊界層的先進(jìn)數(shù)值方法,以及利用伴隨方程方法實現(xiàn)氣動外形快速數(shù)值優(yōu)化的技術(shù)。在具體實踐中,通過組合基于自由變形(FFD)的幾何參數(shù)化模塊、基于線彈性體法的網(wǎng)格變形模塊,以及基于伴隨方程方法和序列二次規(guī)劃(SQP)的優(yōu)化算法模塊,搭建了面向工程、適于超大規(guī)模變量優(yōu)化設(shè)計的整機(jī)氣動優(yōu)化設(shè)計平臺,在NASACRM模型上實現(xiàn)了設(shè)計變量超過600的大變量、跨聲速氣動數(shù)值優(yōu)化設(shè)計,在合理的工程約束條件下,有效削弱了機(jī)翼表面激波,總體減阻率達(dá)到2%以上;通過對湍流平板邊界層外層結(jié)構(gòu)進(jìn)行射流非定常控制,在中等雷諾數(shù)Reτ=4700條件下,實現(xiàn)了5%~6%的當(dāng)?shù)販p阻率。研究證實,數(shù)值優(yōu)化設(shè)計和基于外層射流控制的主動流動控制技術(shù)將是大型民用飛機(jī)減阻中非常有前景和值得重視的兩種方法。
航空科學(xué)技術(shù)雜志要求:
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