層流控制技術(shù)是一個降低摩擦阻力的有效手段,為了設(shè)計(jì)出更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保的民用客機(jī),需要開展層流技術(shù)的應(yīng)用探索。隨著飛機(jī)發(fā)動機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步,渦扇發(fā)動機(jī)涵道比在不斷增大,因此,短艙尺寸也在跟著加大,如果短艙上能夠?qū)崿F(xiàn)大面積的層流,就可以為全機(jī)帶來較明顯的經(jīng)濟(jì)性收益。本文總結(jié)了針對寬體客機(jī)開展的自然層流（NLF）短艙氣動設(shè)計(jì)、數(shù)值計(jì)算和風(fēng)洞試驗(yàn)驗(yàn)證工作。首先針對層流短艙外形進(jìn)行氣動設(shè)計(jì),保證巡航點(diǎn)有一定的順壓梯度,隨后采用帶有γ-Reθ轉(zhuǎn)捩模型的計(jì)算流體力學(xué)（CFD）工具對設(shè)計(jì)方案層流區(qū)域進(jìn)行評估,最后開展風(fēng)洞試驗(yàn)對設(shè)計(jì)方案和轉(zhuǎn)捩預(yù)測工具進(jìn)行校核驗(yàn)證。該試驗(yàn)在德國ETW跨聲速風(fēng)洞進(jìn)行,對層流短艙高速氣動性能進(jìn)行校核,采用TSP進(jìn)行轉(zhuǎn)捩位置測量,結(jié)果表明層流區(qū)域長度占短艙外表面弦長的30%～55%。 

【文章來源】：航空科學(xué)技術(shù). 2019,30(09)

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

NLF，LFC和HLFC概念示意圖

暮?賴牧鞫??虼誦枰?⒍??峁┓縞熱肟凇⒎縞榷?子出口、核心機(jī)低壓渦輪定子出口處的邊界條件（見圖3）。在本研究中，設(shè)計(jì)關(guān)注點(diǎn)主要集中在層流短艙外型面，因此對上述短艙幾何做了進(jìn)一步簡化，將兩個涵道合成一個涵道，簡化短艙如圖4所示。1.2外形參數(shù)化本研究中，短艙外形采用面對稱形狀，周向使用三個控制剖面（見圖5）：從頂部開始沿順時針方向依次為0°（上）、90°（側(cè)）和180°（下）剖面，每個控制剖面是一個類似翼型的形圖1NLF，LFC和HLFC概念示意圖［1］Fig.1TheconceptofNLF,LFC&HLFC圖2層流控制技術(shù)的雷諾數(shù)-前緣后掠角組合應(yīng)用范圍［2］Fig.2TheRe-Angleofattackrangefortheapplicationoflaminarflowtechnology[2]圖3短艙CFD計(jì)算邊界條件Fig.3BoundaryconditionsfornacelleCFDcomputation64

象是外型面和內(nèi)型面，外型面包括進(jìn)氣道外罩、風(fēng)扇罩和反推外罩，內(nèi)型面包括進(jìn)氣道、風(fēng)扇和核心涵道，有時還包括通風(fēng)涵道。短艙的氣動設(shè)計(jì)需要來自飛機(jī)和發(fā)動機(jī)兩方面的輸入。飛機(jī)給出的設(shè)計(jì)工況，主要包括巡航、阻力發(fā)散、起飛、著陸和側(cè)風(fēng)等工況，針對這些工況可以確定來流的馬赫數(shù)、雷諾數(shù)和迎角。同時，需要發(fā)動機(jī)提供相應(yīng)界面的邊界條件，由于發(fā)動機(jī)內(nèi)部流動較復(fù)雜，通常僅模擬發(fā)動機(jī)風(fēng)扇入口前，以及風(fēng)扇涵道和核心涵道的流動，因此需要發(fā)動機(jī)提供風(fēng)扇入口、風(fēng)扇定子出口、核心機(jī)低壓渦輪定子出口處的邊界條件（見圖3）。在本研究中，設(shè)計(jì)關(guān)注點(diǎn)主要集中在層流短艙外型面，因此對上述短艙幾何做了進(jìn)一步簡化，將兩個涵道合成一個涵道，簡化短艙如圖4所示。1.2外形參數(shù)化本研究中，短艙外形采用面對稱形狀，周向使用三個控制剖面（見圖5）：從頂部開始沿順時針方向依次為0°（上）、90°（側(cè)）和180°（下）剖面，每個控制剖面是一個類似翼型的形圖1NLF，LFC和HLFC概念示意圖［1］Fig.1TheconceptofNLF,LFC&HLFC圖2層流控制技術(shù)的雷諾數(shù)-前緣后掠角組合應(yīng)用范圍［2］Fig.2TheRe-Angleofattackrangefortheapplicationoflaminarflowtechnology[2]圖3短艙CFD計(jì)算邊界條件Fig.3BoundaryconditionsfornacelleCFDcomputation64


本文編號：3123340