基于X-LES方法的翼型动态失速流动机理与流动控制研究

翼型动态失速及其流动控制研究是空气动力学的重要课题之一。目前研究中存在两个主要问题：一是由于动态失速流动的复杂性，其流动机理目前仍然没有完全阐明；二是动态失速数值模拟研究面临不少挑战，必须解决好非定常大分离流动中复杂漩涡结构的模拟问题。近年来CFD技术发展迅速，涌现了一些更先进的数值模拟方法。本项目以其中新颖的X-LES为基础，发展了适合翼型动态失速分离流动的高精度数值模拟方法；运用该方法，深入研究翼型动态失速现象的产生机理；发展了用于动态失速流动控制的DBD等离子体激励器数学模型与计算方法；研究对翼型动态失速气动载荷产生高效控制作用的激励器运作规律，为与动态失速相关的直升机旋翼、风机叶片的改进与设计提供理论参考。

本项目开展了动态失速及其流动控制方法的研究，主要完成了如下工作：.1.改进原有CFD计算方法与程序，建立了用于动态失速模拟的X-LES并行计算程序，并通过多个典型算例验证了计算程序的可靠性；.2.运用X-LES方法，进行了翼型动态失速流动的数值模拟。对于NACA 0012高雷诺数问题，研究了前缘涡的产生和运动对动态失速特性的影响规律和影响机理；对于NACA 0012低雷诺数问题，初步研究了转捩模型对低雷诺数动态失速流动的影响；.3.研究了DBD等离子激励器对动态失速的主动控制方法，证明了在一个周期内，有选择的分段施加流动控制可以获得比始终施加流动控制更好的控制效果；流动控制的施加方法不仅应保持前缘涡提供额外涡升力的能力，还应使失速过程更平缓。