仿駝背鯨鰭機(jī)翼流動(dòng)特性分析.x課件

仿駝背鯨鰭機(jī)翼流動(dòng)特性分析觀察發(fā)現(xiàn),相比于其他大型海洋生物,體型碩大的駝背鯨在捕食獵物的過程中機(jī)動(dòng)性能相當(dāng)靈活,甚至能做出接近雜耍般的機(jī)動(dòng)動(dòng)作。研究認(rèn)為其具有前緣突節(jié)的鯨鰭是它們在較大攻角下依然具有良好的水下性能的主要原因。然而在航空領(lǐng)域,當(dāng)飛機(jī)飛行攻角過大時(shí),就很容易出現(xiàn)突然失速現(xiàn)象,造成嚴(yán)重的后果。提高飛機(jī)的失速攻角,一直是飛機(jī)設(shè)計(jì)師想克服的一道難題。因此通過仿生學(xué)原理,將駝背鯨特殊的前緣突節(jié)結(jié)構(gòu)應(yīng)用在飛行器機(jī)翼或直升機(jī)葉片等工程中具有很大的實(shí)際意義。然而仿駝背鯨鰭機(jī)翼的研究尚處在起步階段,針對前緣突起結(jié)構(gòu)對機(jī)翼流動(dòng)特性影響的規(guī)律并未達(dá)到統(tǒng)一的認(rèn)識。因此有必要對該仿駝背鯨鰭機(jī)翼的流動(dòng)特性做更進(jìn)一步的探究。為研究前緣突節(jié)對機(jī)翼流動(dòng)特性的影響,基于NACA0018標(biāo)準(zhǔn)翼型,建立標(biāo)準(zhǔn)機(jī)翼和不同參數(shù)條件下的仿駝背鯨鰭機(jī)翼模型。通過FLUENT數(shù)值模擬,對標(biāo)準(zhǔn)機(jī)翼和各個(gè)仿生機(jī)翼在0~°至30~°的攻角范圍內(nèi)每隔2度分別進(jìn)行計(jì)算分析。結(jié)果表明,標(biāo)準(zhǔn)機(jī)翼在20~°攻角之后,升力系數(shù)急劇下降,阻力系數(shù)對應(yīng)急劇升高,失速特性表現(xiàn)明顯。而仿駝背鯨鰭機(jī)翼的升力系數(shù)也會(huì)在某一特定角度出現(xiàn)不同程度的下降,但下降趨勢比較緩和。在大攻角下,仿駝背鯨鰭機(jī)翼的升力系數(shù)普遍大于標(biāo)準(zhǔn)機(jī)翼,而阻力相差不大,可以有效的改善機(jī)翼的失速特性。分析結(jié)果表明仿駝背鯨鰭機(jī)翼前緣突節(jié)的幅值和個(gè)數(shù)都是影響機(jī)翼流動(dòng)特性的主要因素。前緣突節(jié)個(gè)數(shù)給定的情況下,在一定的幅值范圍內(nèi),幅值越大,機(jī)翼的升力系數(shù)越小。當(dāng)具有相同的前緣突節(jié)幅值時(shí),突節(jié)個(gè)數(shù)越多,升力系數(shù)越小,但是相比于突節(jié)幅值對仿生機(jī)翼流動(dòng)性能的影響,突節(jié)個(gè)數(shù)的變化對仿生機(jī)翼流動(dòng)特性的影響相對較小。根據(jù)特定攻角下機(jī)翼表面流線的分布規(guī)律、機(jī)翼表面壓強(qiáng)分布情況以及機(jī)翼特定截面處速度云圖可知,前緣突節(jié)的存在能改變機(jī)翼表面的流動(dòng)的分布規(guī)律,使得在大攻角下機(jī)翼表面依然具大量的附著流動(dòng)。而突節(jié)波峰處良好的流動(dòng)特性是仿生機(jī)翼在大攻角下依然具有較大升力系數(shù)的主要原因。根據(jù)駝背鯨鰭前緣突節(jié)的特殊構(gòu)造,提出非正弦曲線前緣突節(jié)問題,建立不同前緣曲線類型的仿生機(jī)翼模型,分析發(fā)現(xiàn),前緣突節(jié)的曲線