襟翼直角侧缘流动结构CFD研究

飞机增升装置绕流包含极为复杂的流动结构，其中襟翼侧缘流动是飞机机体.噪声的主要声源。在研究者多年增升装置绕流数值计算研究的基础上，发展和应用先进的.计算流体力学方法，精细模拟襟翼剪刀叉部位的直角侧缘绕流，分析其复杂旋涡涡系及其它非定常湍流结构，识别其中产生噪声的关键结构，据此提出通过抑制或破坏这些结构而实现襟翼噪声控制的手段。

本研究面向直角侧缘流动的结构及其模拟，针对增升装置襟翼侧缘和叶轮机械叶顶侧缘两类典型问题，发展了模拟方法，完成了流动模拟，开展了流场分析，提出了流动控制的手段。.在模拟方法方面，对窗口嵌入网格流场计算技术进行了进一步改进，提高了模拟精度和模拟效率，改进了湍流模拟方法，使其更适合侧缘流动问题的模拟。.在流动模拟方面，分别以美国NACA632-215b带半展长襟翼的机翼模型和美国圣母大学跨音速压气机转子为研究对象，首先计算分析了原始构型的气动的特性，并与相应实验数据进行对比，计算与实验结果吻合良好。.在流场分析方面，以上述研究为基础，在真实三维增升装置构形中，通过计算分析襟翼直角侧缘流动，发现与文献描述相同的“双涡”流动结构；并且发现在大攻角下襟翼上表面发生大面积分离时，襟翼上表面分离流动中的展向流动是襟翼侧缘旋涡产生的一个主要原因；襟翼偏角大小是影响襟翼直角侧缘旋涡流动强度的重要因素。.在流动控制方面，在NACA632-215b带半展长襟翼的机翼上，提出三种流动控制手段：一是襟翼侧缘开上通孔；二是襟翼侧缘开下通孔；三是襟翼侧缘开通槽。通过计算分析，发现上通孔流动控制效果较差，下通孔流动控制效果较好，侧缘开槽的方法也具有较好流动控制效果，但由于对结构影响太大，实际中很难使用。针对美国圣母大学（Notre Dame University）跨音速试验轴流压气机，提出环向沟机匣处理的流动控制手段。通过计算分析，发现：环向沟机匣处理通过对泄漏流及泄漏涡的作用，弱化了泄漏流的射流强度及激波与泄漏流的相互作用强度，可以提升压气机的总压比和绝热效率；环向沟通过对泄漏涡的作用，改变其形态、位置和强度，推迟了泄漏流与来流的交界面在轴向的位置，尤其是交界面与下一叶片压力面相交的位置，是压气机远离失速先兆触发的条件；探究了3种不同处理沟深度的机匣处理构型的作用效果。较浅的处理沟对流动的损失控制效果较好，较深的沟对流动的稳定性控制较好。