為了更好地控制和規(guī)避飛機(jī)尾渦對(duì)航空安全和空管運(yùn)行效率的不利影響,同時(shí)為縮小尾流間隔提供理論依據(jù),需要對(duì)尾渦的運(yùn)動(dòng)與消散機(jī)理開展研究。首先分別采用雷諾平均方法和大渦模擬方法,對(duì)近地階段的尾渦強(qiáng)度消散與運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行數(shù)值模擬,分析尾渦運(yùn)動(dòng)軌跡、速度、環(huán)量等參數(shù)的變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在接近地表的過程中,尾渦強(qiáng)度會(huì)持續(xù)衰減,左右渦間距逐漸增大,兩渦間相互的誘導(dǎo)效應(yīng)逐步減弱。同時(shí)地表附面層會(huì)分離出二次渦系,導(dǎo)致尾渦向上反彈。此外,與雷諾平均方法相比,采用大渦模擬方法模擬的結(jié)果精度更高,效果更符合工程實(shí)際。然后采用大渦模擬方法對(duì)側(cè)風(fēng)大小為2m/s和5m/s時(shí)的近地尾渦運(yùn)動(dòng)消散規(guī)律開展數(shù)值仿真計(jì)算。結(jié)果表明尾渦的高度大小對(duì)側(cè)風(fēng)剖面非常敏感。另外側(cè)風(fēng)湍流的剪切、誘導(dǎo)效應(yīng)導(dǎo)致尾渦上下急劇跳動(dòng),從而誘導(dǎo)上風(fēng)渦扭曲變形、速度場重構(gòu),加速尾渦的破裂消散。最后在數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)中,通過在機(jī)場跑道端布置干擾豎板,對(duì)尾渦實(shí)施主動(dòng)人工干預(yù),以加快尾渦的近地消散。結(jié)果表明,干擾板能有效削弱尾渦的湍流動(dòng)能,破壞尾渦結(jié)構(gòu),誘導(dǎo)主渦分離出二次渦系,觸發(fā)渦系產(chǎn)生Rayleigh-Ludwieg相交不穩(wěn)定性。此外,通過適度增加干擾... 

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 飛機(jī)尾流的形成及危害
    1.2 尾流研究的必要性
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 尾渦的研究方法
        1.3.2 尾流的人工干預(yù)方法研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)
第二章 飛機(jī)尾渦流場數(shù)值模擬的理論基礎(chǔ)
    2.1 尾渦數(shù)值模擬方法分類及簡介
    2.2 雷諾平均法理論簡介
        2.2.1 雷諾平均法湍流理論原理
        2.2.2 雷諾應(yīng)力平均法的兩方程Realizablek-ε渦粘模型
    2.3 大渦模擬方法理論簡介
        2.3.1 大渦模擬方法的控制方程
        2.3.2 大渦模擬的亞格子模型
    2.4 計(jì)算流體力學(xué)分析問題過程
    2.5 典型的數(shù)值模擬網(wǎng)格類型簡介
    2.6 本章小結(jié)
第三章 近地階段飛機(jī)尾渦流場消散機(jī)理研究
    3.1 實(shí)驗(yàn)前處理
        3.1.1 計(jì)算域生成與網(wǎng)格劃分
        3.1.2 計(jì)算條件設(shè)置
        3.1.3 數(shù)值計(jì)算硬件平臺(tái)的選取
    3.2 基于RANS方法的近地尾渦數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        3.2.1 尾渦的渦量等值線分布圖分析
        3.2.2 尾渦切向速度矢量分布圖分析
        3.2.3 渦核渦量演變分析
        3.2.4 渦核下沉運(yùn)動(dòng)分析
        3.2.5 渦核水平運(yùn)動(dòng)分析
        3.2.6 渦核間距變化
        3.2.7 渦核下沉速度分析
        3.2.8 渦核水平速度分析
    3.3 基于LES方法的近地尾渦數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        3.3.1 尾渦的渦量等值線分布圖
        3.3.2 尾渦切向速度矢量分布圖演變分析
        3.3.3 渦核渦量演變分析
        3.3.4 渦核下沉運(yùn)動(dòng)分析
        3.3.5 渦核水平運(yùn)動(dòng)分析
        3.3.6 渦核間距的變化
        3.3.7 渦核下沉速度分析
        3.3.8 渦核水平速度分析
        3.3.9 渦核半徑切向速度分析
        3.3.10 主渦與二次渦渦核間距的演變
        3.3.11 渦核半徑變化分析
        3.3.12 尾渦環(huán)量衰減分析
    3.4 RANS方法與LES方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比評(píng)估
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于LES方法的近地尾渦遭遇側(cè)風(fēng)消散機(jī)理研究
    4.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
        4.1.1 幾何建模與網(wǎng)格劃分
        4.1.2 計(jì)算條件設(shè)置
        4.1.3 側(cè)風(fēng)風(fēng)速數(shù)值的確定
    4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        4.2.1 尾渦渦量等值線分布圖的演變
        4.2.2 尾渦切向速度矢量云圖
        4.2.3 渦心區(qū)域切向速度等值面分布圖分析
        4.2.4 尾渦渦核下沉運(yùn)動(dòng)
        4.2.5 尾渦水平運(yùn)動(dòng)過程
        4.2.6 渦核下沉速度分析
        4.2.7 渦核水平速度分析
    4.3 本章小結(jié)
第五章 基于LES方法的近地尾渦人工干預(yù)機(jī)理研究
    5.1 實(shí)驗(yàn)前處理
        5.1.1 幾何建模與網(wǎng)格劃分
        5.1.2 計(jì)算條件設(shè)置
        5.1.3 人工干擾板配置信息
        5.1.4 人工干擾板的超障評(píng)估
    5.2 人工干擾板作用下的尾渦演變實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        5.2.1 尾渦渦量等值線分布圖
        5.2.2 尾渦切向速度矢量圖分析
        5.2.3 渦核渦量衰減分析
        5.2.4 渦核下沉運(yùn)動(dòng)分析
        5.2.5 尾渦水平運(yùn)動(dòng)分析
        5.2.6 渦核間距變化曲線
        5.2.7 渦核下沉速度分析
        5.2.8 尾渦水平運(yùn)動(dòng)速度分析
        5.2.9 尾渦環(huán)量演變分析
    5.3 基于LES方法的人工干擾板和側(cè)風(fēng)共同影響下的尾渦演變分析
        5.3.1 尾渦云圖分析
        5.3.2 渦核間距變化分析
        5.3.3 渦核水平速度分析
        5.3.4 渦核下沉速度分析
        5.3.5 渦核水平運(yùn)動(dòng)分析
        5.3.6 渦核下沉運(yùn)動(dòng)分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 論文結(jié)論
    6.2 論文展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者簡介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]側(cè)風(fēng)影響下的飛機(jī)尾流強(qiáng)度消散與渦核運(yùn)動(dòng)[J]. 魏志強(qiáng),李志遠(yuǎn),劉薇.  空軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(06)
[2]香港國際機(jī)場的飛機(jī)尾渦觀測（英文）[J]. 韓啟光,陳栢緯.  雷達(dá)學(xué)報(bào). 2017(06)
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[6]飛機(jī)近場尾渦特性數(shù)值模擬研究[J]. 溫瑞英,王紅勇,劉薇,褚雙磊.  飛行力學(xué). 2016(01)
[7]有無翼尖渦擴(kuò)散器的民航機(jī)翼數(shù)值模擬計(jì)算[J]. 谷潤平,宋國萍,刁華智,劉薇.  飛行力學(xué). 2015(05)
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[10]基于相交不穩(wěn)定性的尾流自消散機(jī)翼實(shí)驗(yàn)研究[J]. 鮑鋒,楊錦文,劉錦生,江建華,王俊偉,何意.  力學(xué)學(xué)報(bào). 2015(03)

碩士論文
[1]飛機(jī)尾流的數(shù)值模擬與影響因素計(jì)算分析[D]. 刁華智.中國民航大學(xué) 2016
[2]基于組合小翼及翼梢噴流的翼尖渦控制實(shí)驗(yàn)研究[D]. 楊可.清華大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3713369