大型运输机下吹式襟翼动力增升流动机理及增升效能研究

本项目拟围绕国家中长期发展规划确定的大飞机工程发展目标，开展大型运输机相关的动力增升基础问题研究。项目研究工作将以大型运输机为研究应用对象，针对下吹式襟翼动力增升技术，采用RANS/LES混合方法，对大型运输机动力增升的流动机理与增升效能进行分析研究，深刻认识动力喷流情况下襟翼的复杂流场特征，研究襟翼偏角及缝道参数与喷流方位等的匹配关系及其对动力增升效能的影响规律；进而以增升为目的，研究并总结发动机安装位置、动力喷流方位、襟翼偏角以及襟翼缝道参数的匹配规律与设计原则。.通过项目研究，从流体力学本质上揭示下吹式襟翼动力增升技术所包含的复杂气动力现象的本质与流动机理，并建立一套大型运输机动力增升技术研究的理论分析平台，为大型运输机动力增升设计提供可靠的理论依据、高效的分析手段以及准确而翔实的流场细节数据，为国家重大专项的顺利实施提供理论和技术支撑。

短距起降是我国大型运输机特别是军用运输机未来发展设计当中一个重要的性能指标要求，采用性能最好的常规机械式增升系统往往也不能满足低速气动力设计要求，而动力增升技术将会发挥重要的作用。本项目围绕国家中长期规划确定的大飞机工程发展目标，开展大型运输机相关的动力增升基础问题研究。针对下吹式襟翼动力增升技术，开展RANS/LES混合方法研究，对大型运输机动力增升的流动机理与增升效能进行分析研究，深刻认识动力喷流情况下襟翼的复杂流场特征、襟翼偏角及缝道参数与喷流方位等的匹配关系及其对动力增升效能的影响规律。研究工作所取得的主要成果体现在以下几个方面：.1.采用结构化多块网格技术，建立了RANS非定常流动数值模拟方法，开展了高精度、低耗散空间离散格式研究，通过复杂外形算例分析验证了数值方法的可靠性。.2.针对RANS方法复杂湍流流动模拟能力不足的问题，开展了RANS/LES混合方法研究，基于S-A湍流模型和 SST湍流模型建立了DES方法，实现了基于 SST湍流模型的DDES方法和IDDES方法的构造。针对串列双圆柱模型进行了数值模拟，验证了RANS/LES混合方法的可靠性。.3.采用进排气边界条件，建立了发动机动力喷流效应数值模拟方法。针对单独轴对称涡扇发动机和超声速喷管，完成了动力喷流数值模拟方法的考核与验证。基于RANS/LES混合方法，采用高精度、低耗散的空间离散格式，完成了涡扇发动机尾喷流及超声速喷管等复杂流场数值模拟分析与验证。.4.构造了下吹式襟翼动力增升原理模型，开展了动力增升喷流效应流动数值模拟研究，分析探讨了发动机短舱安装方位、襟翼偏角及缝道参数对动力增升效能的影响规律。.5.建立了下吹式襟翼动力增升全机分析构型，针对下吹式襟翼动力增升的流动机理与增升效能等相关基础问题进行了数值模拟分析，系统研究并总结发动机安装位置、动力喷流方位、襟翼偏角及缝道参数的匹配规律与设计原则。.6.采用高精度、低耗散的空间离散格式，基于RANS/LES混合方法对动力增升原理模型展开了数值模拟。深入分析了下吹式襟翼动力增升流动机理，得到了发动机尾喷流剪切层失稳流动细节特征、尾喷流冲刷襟翼下表面时所产生的横向流动与扩散特征、动力喷流与襟翼缝道流动的相互干扰以及动力喷流效应对襟翼区流动分离减缓特征。深入分析了短舱位置、襟翼偏角以及绕流板下偏对动力增升喷流效应的影响规律。