两种可变形翼流动分离特性的实验研究

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在机翼的各种变形方式中,可变斜掠和可变弯度因气动优势明显、适用范围广泛、结构简单而备受关注。本文主要通过气动力测量和流场显示两种实验手段,对这两种变形方式下,机翼的绕流结构进行了研究,重点关注了变斜掠时的静态分离特性和变弯度时的动态响应特性。本文的研究工作及结果,对于下一代多功能飞行器的研发具有指导意义,同时还能为揭示自然界中生物飞行的流体力学机理提供一定帮助。   首先采用两套模型,一套为可以变化斜掠角的平板翼,一套为可以变化弯度的NACA0015翼型,分别开展了相应的风洞实验、气动力测量及流场显示研究。结果表明:通过斜掠角的变化,机翼流场在不同的攻角条件下表现出不同的分离流动特征。小攻角下,斜掠平板模型后掠段出现局部分离,增加流动稳定性;中等攻角时改善前掠段分离,增加机翼升力。对于变弯度振动机翼,存在一个使机翼表面流动分离得到最大程度抑制的最佳振幅,最佳振幅随着攻角有所变化。在固定振幅下,存在一个频率阂值,在频率低于该阂值时,振动对流动控制的效果不明显;当频率超过该值后,频率越大,流动控制的效果越好。   最后,结合变斜掠和变弯度两种变形方式的特点,针对斜掠翼来自于左右机翼的不对称分离,提出了一种通过控制弯度展向分布的方法来抑制斜掠时气动力的不对称性的新方法,并对简单的不对称抛物线展向载荷分布进行了弯度控制优化。
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