绕组合体的亚、超声速流动分离机理对比研究

Supersonic wing-body vehicles will experience the whole speed range including subsonic to supersonic during flight. Flow separation may be induced by the wing and fuselage under certain conditions. In the separation region, flow reversion accompany with different quantities and forms of vortices can be observed. Vortices with the spatial amalgamation and tearing process will change the flight performance of the vehicles, sometimes even cause flight disasters.. Separated flow characteristics of individual parts and wing-body combinations have been carried out in the past. Separated mechanism of wing-body combinations have to be studied in detail. Separated flow characteristics of typical wing-body combinations under subsonic/supersonic flow will be analyzed based on flow visualization, pressure measurement, force measurement and numerical simulation in this study, including separated conditions, flow characteristics in separated zone, separated boundary, load distribution and impact on the overall aerodynamic characteristics. The wing-body combinations look like the vehicles.. The present study involves a wide range of research aspects and is very comprehensive and difficult. Application requirement is clear. The results can explain physical process of separated flow for wing-body combinations and provide applicable data.

超声速带翼飞行器在飞行过程中都经历亚、跨、超声速阶段，机身（弹体）与翼/舵都可能引起流动分离现象。在分离区内存在着逆向流动、不同形态与数量的旋涡，以及这些涡在空间中的合并、破裂等过程，对飞行器的气动性能产生直接影响，甚至影响飞行安全。. 过去对单独部件及局部组合体的研究有一定积累，还需要进一步系统研究组合体分离流动的物理机理。本项选择有共性的典型机体与翼组合体，采用流动显示、测压和测力试验手段，结合数值模拟，研究有攻角条件下，亚、超声速的分离流动特性，包括形成分离的条件、分离流场内流动特性、表面分离边界与载荷分布特性以及对整体气动特性影响。组合体更接近全机（全弹）的特征，因此具有重要的科学与应用意义。. 本项涉及面广、难度高、综合性强，应用需求明确，研究结果不仅可以进一步阐明组合体分离流动的物理过程，同时可提供定量的可应用的规律性数据，因此具有特色与创新性。

本项采用风洞试验与数值模拟相结合的研究手段，完成了亚声速及超声速条件下机体和组合体外形的分离流动特性研究，主要包括：.(1) 建立了流动结构显示、压力分布测量及测力多种试验技术条件下同一人工扰动和多套试验模型匹配设计技术，这对于本项获得能相互匹配和印证的多种类型试验结果至关重要，也为后续开展类似试验的模型设计工作提供了参考。.(2) 采用添加人工扰动的方式，确保获得了非对称分离的确定性试验结果，试验结果也印证了人工扰动添加的合理性，本项人工扰动的形式、尺寸和位置，也为后续开展亚声速和超声速条件下的类似试验提供了参考。.(3) 建立了适用于亚、超声速风洞条件的多色油流显示技术，为本项辨析组合体的流动分离结构特征提供了精细化的试验数据，也为后续开展复杂分离流动研究提供了技术基础。.(4) 获得了Ma=0.6、1.52条件下机体和组合体可相互印证的流动结构显示、压力分布测量及测力试验结果，为深入认知机体和组合体在亚、超声速条件下的分离流动机理提供了丰富的数据基础。.(5) 辅以数值模拟研究工作，完成了试验未涵盖或难以实现的更多条件下的数值仿真，获得了机体和组合体在Ma=0.2、0.4、0.6、1.52、3，亚临界、临界和超临界ReD条件下的流动分离特性数值仿真结果，补充了试验难以获得的条件范围内的分离流动特性，为研究机体和组合体在亚、超声速条件下ReD和Ma对分离流动特性的影响特性提供了数据基础。.(6) 综合试验结果和数值模拟结果，对比分析了机体在亚、超声速条件下的分离流动特性，对比分析了组合体在亚、超声速条件下的分离流动特性，对比分析了亚声速条件下机体和组合体的分离流动特性，对比分析了超声速条件下机体和组合体的分离流动特性，并分析了ReD和Ma对机体和组合体分离流动特性的影响特性，对丰富绕机体和组合体的分离流动机理研究具有重要意义。