栅格翼空泡流的数值模拟计算

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栅格翼是由众多薄的栅格壁镶嵌在边框内组成的多面翼。作为一种新型的承力稳定面和控制面,它已得到越来越广泛的应用。研究采用栅格尾翼的潜射巡航导弹的水动力特性,对于我国的国防事业具有现实的重大意义。随着计算机技术和计算流体力学的发展,人们已经可以利用计算机对复杂的流动进行数值计算,得到满足精度要求的结果。数值模拟成本低,而且可以模拟许多实验难以模拟的条件,并加以很好的控制。本文基于Fluent6.0的气泡两相流模型对八种栅格翼在空泡数从2.5~0.25范围内的流体动力特性及流动图象进行了数值模拟。与水洞实验的比较表明:各项流体动力随空泡数的变化规律与实验符合得良好,在整个空泡数范围内,计算与实验的差别主要由数值模拟的初生空泡数低于实验的初生空泡数引起。 通过对八种栅格翼的数值模拟,证明了栅格翼的一些气动力特性在水中同样适用,并伴随着空泡的出现,产生了一些新的水动力特性。一方面,栅格翼的一些典型的气动力特性,如栅格翼的升力很大,失速迎角大,阻力较大,压力中心移动量很小,铰链力矩也很小,空气动力特性具有等效性等等,都在水动力特性的数值模拟结果中得到了体现。另一方面,随着在水下高速运动时空泡的出现,栅格翼出现了新的水动力特性。如空泡的出现使栅格翼的升力下降很快,升阻比降低;随着空泡数的减小,栅格翼的铰链力矩也急剧下降,更加容易控制。通过计算结果的流场显示,可以直观的看到空泡的发生区域,能够明显的观察到自由涡主要从栅格翼的上下端壁脱出。
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