高空飞艇多边形细长体绕流的基础问题研究

本项目根据平流层飞艇特殊的气动外形和结构特点，提炼出二维多边形（包括直边和曲边）及三维多边形细长体（横截面为同轴正多边形）的气动特性基础问题。拟采用理论分析与数值计算相结合的研究方法，以期获得二维多边形流动特性的理论分析方法，以及多边形及多边形细长体气动特性随边数、来流条件变化的规律。

《高空飞艇多边形细长体绕流的基础问题研究》项目的研究周期为2010年1月至2012年12月。按照课题研究计划书，本课题在三年研究周期内的主要研究内容包括：.（1）二维偶数多边形在来流正对某条边的情况下、以及奇边数多边形在来流正对某顶点的情况下，势流解及其理论分析方法。.（2）不同来流条件下的二维多边形粘性绕流数值计算，并对理论结果进行验证。.（3）不同来流条件下，棱边对三维多边形细长体气动载荷分布、流动分离等特性的影响规律。.根据上述主要研究内容，获得的主要研究结论和成果主要包括：.（1）得到了二维多边形绕流的势流理论解，并分析了势流流动特性。.（2）得到了二维多边形外点涡对静止位置与稳定性随边数的变化关系。.（3）通过二维多边形粘性绕流的数值计算，得到了临界雷诺数随边数的变化关系，并与理论预测公式进行了比较与分析。.（4）通过三维多边形细长体的数值计算，得到了棱边对多边形细长体受到的气动力、载荷分布以及流动分离特性的影响。.通过该项目研究，取得的其他成果如下：.(1) 人才培养方面，博士学位一名（去商飞工作），硕士学位两名（一名去航天一院，一名定向到兵器口），本科生若干名。.(2) 给国家某平流层飞艇计划提炼了特殊气动问题方向，该方向已经被列为重要研究方向启动，由多家单位承担。.（3）提炼出了新的学术方向，即自由涡与多边形外形的干扰机理，目前正在进行学术研究。