航空声学引导风洞收缩段边界层修正的数值模拟和实验研究

• 作者: 余永生 刘卫红 吕金磊 姚磊 屈晓力 朱博
• 来源期刊: 实验流体力学
• 学科: 航空航天
• 关键词: 收缩段 边界层位移厚度 修正 动压场 层流
• 年，卷（期）: 2015,（3）
• 所属期刊栏目: 实验设备及方法
• 页码范围: 93-98
• 页数: 6页
• 分类号: V211.3
• 字数: 3432字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11729/syltlx20140067

摘要

根据数值分析得到的低速风洞收缩段边界层位移厚度分布通用曲线，针对航空声学引导风洞收缩段，推导得出收缩段边界层位移厚度分布曲线，并对收缩段型面进行修正设计，给出了修正前后的型面坐标偏差，设计加工了试验件，并进行了收缩段修正前后流场的数值模拟和实验验证。数值模拟结果表明：尽管航空声学引导风洞收缩段的边界层很薄，最大位移厚度只相当于试验段水力直径的0．5％左右，但修正效果明显。对于开口和闭口试验段流场，在收缩段型面设计时考虑粘性影响，进行边界层修正，均可显著降低试验段的动压场系数；减小气流偏角，提高试验段流场品质，有利于风洞部段的精细化设计。收缩段型面出口由于逆压梯度的存在，壁面速度过冲，气流均匀性较差，但进入平直段后，动压不均匀度及气流偏角迅速下降，因此收缩段后16．7％长度的平直段对于改善试验段流场品质很关键。在航空声学引导风洞上，采用移测架、皮托管和热线风速仪进行了修正前后收缩段、试验段动压和速度值测量，测量结果也验证了边界层修正的效果，而且实测的边界层位移厚度与理论推导值吻合。根据测量的收缩段内和出口的边界层速度分布，计算边界层位移厚度、动量损失厚度和形状因子，并据此判定，航空声学引导风洞收缩段内的边界层流动保持层流状态，未发生层流到湍流的转捩。