后掠?xùn)鸥褚聿煌R赫數(shù)下氣動特性研究

陳　陽，馬貴春，王　博

（中北大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，山西 太原　030051）

后掠?xùn)鸥褚聿煌R赫數(shù)下氣動特性研究

陳陽，馬貴春，王博

（中北大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，山西 太原030051）

為了柵格翼能更好地得以應(yīng)用及發(fā)揮更優(yōu)的氣動性能，減小柵格翼的阻力系數(shù)，提高柵格翼升阻比成為柵格翼的研究重點(diǎn)，文章在基于前人對柵格翼優(yōu)良結(jié)構(gòu)和減阻方案探索的前提下，建立了在GI模型的基礎(chǔ)上將柵格壁前緣和后緣進(jìn)行了削尖的模型（GI-S）及在GI模型基礎(chǔ)上前緣后掠且削尖的模型（GISB-S），并分析不同馬赫數(shù)下的氣動性，結(jié)果表明：GI-S升阻比最大，表現(xiàn)出最好的氣動特性。

柵格翼；前緣后掠；削尖；氣動特性

1　研究模型

圖1?。╝）GI-S模型

圖1?。╞）GISB-S模型

GI-S模型是在GI模型的基礎(chǔ)上將柵格壁前緣和后緣進(jìn)行了削尖，GISB-S模型是在GI-S模型基礎(chǔ)上的前緣后掠。尖角夾角為20°，其余柵格翼尺寸參數(shù)不變模型尺寸為整體后傾30°角，柵格高為11mm，寬度為3.86mm，柵格壁厚為0.34mm，如圖1（a）、（b）所示。

2　網(wǎng)格的生成及計(jì)算

柵格翼模型包括框架、柵格壁，而柵格壁的結(jié)構(gòu)形式具有多樣化，比較復(fù)雜，利用GAMBIT非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的優(yōu)勢，對模型進(jìn)行非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的劃分，如圖2（僅以GISB-S）所示。

圖2　GISB-S模型網(wǎng)格示意圖

3　計(jì)算結(jié)果及分析

圖4　升阻比隨馬赫數(shù)變化

本次計(jì)算模型在來流速分別為0.5Ma、1Ma、2Ma、3Ma、4Ma，攻角α=8°時(shí)研究柵格翼的氣動性能包括升力系數(shù)、阻力系數(shù)和升阻比，計(jì)算結(jié)果分別如圖3、圖4所示。阻比達(dá)到最小值0.3201；相比GI模型除了在2Ma時(shí)其余飛行速度升阻比均有明顯提升。說明GISB-S模型通過將GI模型前緣后掠的基礎(chǔ)上將柵格翼前后緣進(jìn)行削尖處理對柵格翼的減阻和提升氣動性能具有明顯作用。但與GI-S模型相比，在約大于1.5Ma時(shí)，GI-S模型表現(xiàn)出更好的氣動特性。

4　結(jié)論

通過CATIA三維制圖軟件完成了不同結(jié)構(gòu)模式的柵格翼模型的設(shè)計(jì)。通過CFD軟件仿真模擬，進(jìn)行了在來馬赫數(shù)為0.5Ma、1Ma、2Ma、3Ma、4Ma，后傾30°角時(shí)的氣動特性的仿真計(jì)算。經(jīng)過模擬分析發(fā)現(xiàn)：

（1）柵格翼削尖及后掠均在不同程度上提升柵格翼的氣動特性。

（2）在阻力系數(shù)方面GISB-S反而增加了其阻力，但GI-S相比于GI模型有不錯(cuò)的減阻效果。

（3）在升阻比上，GI-S模型比其他兩種模型表現(xiàn)出更好的氣動特性。

GISB-S模型柵格翼升力系數(shù)曲線由0.5Ma～2Ma呈下降趨勢，當(dāng)來流馬赫數(shù)為2時(shí)，柵格翼受到激波影響，柵格孔內(nèi)激波相互交叉干擾，阻礙氣流流通，產(chǎn)生氣流壅塞，升

［1］譚獻(xiàn)忠，鄧帆，陳少松.翼面氣動外形對柵格翼減阻的影響［J］.實(shí)驗(yàn)力學(xué)，2013，28（2）：255-260.

［2］鄧帆，陳少松.柵格翼外形特征對減阻影響的研究［J］.實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)，2011，25（3）：10-15.

［3］于勇.FLUENT入門與進(jìn)階教程［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社，2008.

Research on Aerodynamic Characteristic Under Different Mach Number of Sweepback Lattice fin

CHEN Yang，MA Gui-chun，WANG Bo
（School of Mechanical and Electrical Engineering，Zhongbei University，Taiyuan，Shanxi 030051，China）

In order to grid fins can be better applied and get better aerodynamic performance，decrease of grid fin drag coefficient，improve the lift drag ratio of grid fin has been this research's focus，this paper，based on previous work of grid fin excellent structure and reducing resistance scheme to explore the premise，established a sharpened model（GI-S）and swept leading edge and sharpened model GISB-S based on the GI model，and analysis under different Mach number of gas dynamic grid fin，the results has shown that：GI-S lift to drag ratio exhibits a maximum，became the best dynamic characteristic.

lattice fin；leading edge sweep；fine away；aerodynamic characteristic柵格翼是一種較之傳統(tǒng)翼不同的具有諸多優(yōu)點(diǎn)的新型多面翼，但是柵格翼的阻力大是其主要缺點(diǎn)，也在一定程度上限制其應(yīng)用。因此如何降低柵格阻力系數(shù)，增加升阻比成為了柵格翼研究的焦點(diǎn)。

TJ410.3

A

2095-980X（2016）04-0054-02

2016-03-15

陳陽（1989-），男，山東泰安人，碩士研究生，主要研究方向：航天飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化。