【摘要】：層流技術(shù)研究是近年來備受關(guān)注的研究課題,因為在民用客機減阻上具有巨大的應用潛力。本文根據(jù)超臨界自然層流翼型優(yōu)化設(shè)計的要求,首先將e~N轉(zhuǎn)捩預測方法耦合進傳統(tǒng)的RANS方程中實現(xiàn)了轉(zhuǎn)捩發(fā)生位置的自動預測,其次對比研究了不同的超臨界自然層流翼型參數(shù)化方法的優(yōu)缺點,最后采用高效率無需導數(shù)信息的BOBYQA(Bound Optimization BY Quadratic Approximation)優(yōu)化算法建立了一套有效的超臨界自然層流翼型優(yōu)化設(shè)計方法。1)開發(fā)了翼型邊界層轉(zhuǎn)捩發(fā)生位置的e~N轉(zhuǎn)捩預測和繞翼型結(jié)構(gòu)網(wǎng)格自動生成程序,通過對多個經(jīng)典翼型算例進行數(shù)值模擬,驗證了本文構(gòu)建的數(shù)值方法的可靠性以及e~N轉(zhuǎn)捩預測方法的精度,從而為下文氣動優(yōu)化設(shè)計提供可靠、高精度的CFD計算程序。2)針對CST、PARSEC和iCST三種參數(shù)化方法進行了研究。通過對三種翼型的擬合誤差對比分析發(fā)現(xiàn),PARSEC方法參數(shù)化建模結(jié)果大部分不滿足風洞誤差標準,CST和iCST參數(shù)化方法有較好的擬合精度,可用于超臨界自然層流翼型的優(yōu)化設(shè)計。3)采用論文所建立的優(yōu)化設(shè)計方法,在RAE2822超臨界翼型的基礎(chǔ)上以減阻為目標進行優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化后的翼型擴大了表面順壓梯度的范圍,減小了摩擦阻力,升阻比增大,翼型具有超臨界和自然層流的雙重特性。在研究設(shè)計升力系數(shù)和馬赫數(shù)對超臨界自然層流翼型優(yōu)化的影響分析中得到,上表面層流區(qū)域面積均有改善。隨著設(shè)計升力系數(shù)增加,翼型優(yōu)化后上表面層流區(qū)域面積減小,轉(zhuǎn)捩發(fā)生位置前移,最優(yōu)結(jié)果馬赫數(shù)在逐漸變小,下表面的轉(zhuǎn)捩點位置后移。
【圖文】：

1. 2 自然層流流動控制、層流流動控制和混合層流流動控制技術(shù)應用現(xiàn)狀圖 1.2 中可以看出，自然層流流動控制技術(shù)是以減小摩擦阻的發(fā)生從而實現(xiàn)大面積的自然層流流動。NLFC 技術(shù)在二維熟，，伴隨著航空工業(yè)工藝制造技術(shù)的發(fā)展，自然層流減阻技用前景[6-11]。翼型的研究早在上世紀 30 年代就已經(jīng)開始，從而有了美

超臨界自然層流翼型優(yōu)化方法研究ce 等人[16]在飛行試驗中得出自然層流可以應用在高速后掠翼性及敏感性導致飛機在生產(chǎn)制造過程中工藝難度加大，但作然層流對于不同類型飛機的任務飛行都具有可維護性的實際紀 80 年代末也開始了對民用飛機自然層流機翼的設(shè)計研究工系列超臨界自然層流翼型并提出用弱激波形成足夠范圍順壓想，中國航空航天工業(yè)部設(shè)計出了 NPU-NLF-1 跨音速自然層流翼型在設(shè)計點可以維持 60%弦長以上的層流區(qū)域，但由飛行狀態(tài)下翼型表面層流維持范圍[17, 18]。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V211.41

【參考文獻】

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1 馬曉永;張彥軍;段卓毅;郭洪濤;李權(quán);;自然層流機翼氣動外形優(yōu)化研究[J];空氣動力學學報;2015年06期

2 趙童;張宇飛;陳海昕;陳迎春;張淼;;面向三維機翼性能的超臨界翼型優(yōu)化設(shè)計方法[J];中國科學:物理學 力學 天文學;2015年10期

3 戴_g虹;劉新為;;線性與非線性規(guī)劃算法與理論[J];運籌學學報;2014年01期

4 李權(quán);段卓毅;張彥軍;雷武濤;許瑞飛;;民用飛機自然層流機翼研究進展[J];航空工程進展;2013年04期

5 朱自強;吳宗成;丁舉春;;層流流動控制技術(shù)及應用[J];航空學報;2011年05期

6 蘇偉;高正紅;夏露;;一種代理遺傳算法及其在氣動優(yōu)化設(shè)計中的應用[J];西北工業(yè)大學學報;2008年03期

7 喬志德;自然層流超臨界翼型的設(shè)計研究[J];流體力學實驗與測量;1998年04期

8 喬志德,趙文華,李育斌,鮑國華;超臨界自然層流翼型NPU-L72513的風洞試驗研究[J];氣動實驗與測量控制;1993年02期

9 ;綠色航空航空業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵[J];國際航空;2011年02期

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1 李靜;高性能飛行器氣動外形設(shè)計方法研究與應用[D];西北工業(yè)大學;2014年

2 趙松原;模擬退火結(jié)合正交分解算法的氣動外形最優(yōu)化設(shè)計[D];南京航空航天大學;2006年

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1 黃睿杰;跨聲速自然層流翼型設(shè)計[D];南京航空航天大學;2013年

2 王明亮;飛行器氣動與隱身綜合設(shè)計研究[D];西北工業(yè)大學;2005年

本文編號：2626711