翼型低Re数小攻角非线性分离现象数值模拟及试验验证

• 作 者: 白鹏;詹慧玲;刘欣煜;李锋;
• 出 处: 第十六届全国计算流体力学会议
• 发表日期: 2014年期

层流分离效应是低速低Re数流动的典型特征,随Re数下降层流分离效应变的更为明显.从对翼型气动力特性带来的影响看突出表现在三个面:1、造成升力系数下降,阻力系数增加,升阻比快速下降;2、小攻角情况下出现升力系数非线性效应;3、中等到较大攻角情况下出现非线性静态滞回效应.这些效应还存在一个共同的显著特征,就是低Re条件下层流分离流动的非定常特征和所谓的层流分离泡现象.本文在作者针对E387和SD8020翼型上表面层流分离现象多个周期进行数值积分,研究经典的长层流分离泡,并提出不同于长层流分离泡的后缘层流分离泡数值模拟工作的基础上，进一步采用非定常数值模拟和水洞PIV流动显示试验结合的研究方法，以SD8020对称翼型为对象，较为系统的研究了翼型低Re数小攻角条件下的非定常层流分离效应.通过和文献风洞试验测力数据的对比,证明了所采取数值模拟方法在模拟时均气动力方面的正确性；通过对比分析数值模拟和水洞PIV试验所获得的层流分离涡时均化流动结构，非定常流动结构和斯特罗哈数(St)，发现两者吻合一致.主要结论简述如下：1、实验验证了所谓长层流分离泡是一系列大尺度周期性脱离的层流分离涡的时均化的结果；2、实验证明了低Re数对称翼型后缘小攻角范围内，确实存在不同于经典长层流分离泡的时均化后缘层流分离泡。两种层流分离泡的外部形态、内部结构和演化规律均存在显著差异；3、分析表明，造成这两种流动结构之间突变的机理和根源在于分离点后附近分离区流场的失稳，从而产生独立的不断向下游发展并移动的非定常层流分离涡。