短舱边界层的稳定性分析及转捩预测

作     者：牛萌浩 文豪 韩宇峰 苏彩虹 孟晓轩 NIU Menghao;WEN Hao;HAN Yufeng;SU Caihong;MENG Xiaoxuan

作者机构：天津大学机械工程学院天津300072 西北工业大学航空学院西安710072 

出 版 物：《空气动力学学报》 (Acta Aerodynamica Sinica)

年 卷 期：2022年第40卷第6期

页      码：117-128页

摘      要：当边界层从层流转变为湍流时,表面摩阻显著增加。因此,准确预测短舱表面边界层的转捩位置才能准确预估表面摩阻,从而有效评估短舱外罩型面设计对全机阻力带来的影响。目前,工程上被认为最有理论根据的转捩预测方法是基于线性稳定性理论的e^(N)方法。本文以宽体客机发动机翼吊短舱为研究对象,分析了巡航状态下短舱表面边界层的稳定性特征,并对边界层的转捩位置进行了预测。首先,基于多块网格并行计算的CFD求解器得到基本流场,采用线性稳定性理论分析了典型工况下短舱边界层的稳定性特征;之后,采用e^(N)方法给出了短舱表面转捩线的分布,并分析了攻角和巡航马赫数变化对边界层稳定性和转捩位置的影响规律。结果表明,巡航状态下,短舱表面边界层的转捩主要由T-S波失稳导致,横流方向的速度分量大小不到边界层外缘流速的3%,横流不稳定性的影响较小。攻角增大,短舱背风面及侧面大部分区域的转捩位置前移,而迎风面附近转捩位置明显后移。马赫数越大,T-S不稳定波的频率范围和增长率均减小,边界层更稳定,转捩位置更靠后。

主 题 词：转捩预测 e^(N)方法 线性稳定性 短舱 边界层 

学科分类：080103[080103] 08[工学] 080104[080104] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.7638/kqdlxxb-2021.0204

馆 藏 号：203115746...