變后掠飛行器非定常氣動力數(shù)值仿真研究.pdf

1、自然界當(dāng)中的昆蟲、鳥類能夠在飛行中改變自身的外形以適應(yīng)外界環(huán)境的變化,這給予我們一定的啟示,于是有人提出了可變形飛行器的概念。現(xiàn)如今,借助于流體力學(xué),材料與結(jié)構(gòu)力學(xué)和控制技術(shù)的不斷發(fā)展,這種想法逐漸變得可行。與傳統(tǒng)的飛行器相比,可變形飛行器能夠根據(jù)任務(wù)的要求和外界環(huán)境的變化改變自身的外形,使其氣動性能保持最佳。目前美國和歐洲對于可變形飛行器研究較多,國內(nèi)的研究還處于起步階段。例如美國國防先進(jìn)研究項(xiàng)目局(DARPA)開展的變形飛機(jī)結(jié)構(gòu)(M

2、AS)項(xiàng)目當(dāng)中,洛克希德·馬丁公司提出的折疊翼無人機(jī)方案,其在飛行過程中可以根據(jù)飛行環(huán)境和任務(wù)的變化折疊機(jī)翼,從而大幅改變無人機(jī)的后掠角、機(jī)翼面積等參數(shù),以獲得較高的飛行效率。從以上敘述可知,飛行器的變形是一個(gè)連續(xù)的過程,變形期間可能存在著復(fù)雜的非定常氣動力,若對于變形過程中的非定常氣動力不研究清楚,控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將很難進(jìn)行。因此,本文的目的在于建立一種變后掠飛行器非定常氣動特性的數(shù)值仿真方法,并分析計(jì)算機(jī)翼變形過程中的非定常氣動力,從

3、而為控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)與建議。
　　本次研究采用商用流體力學(xué)分析軟件FLUENT,利用其二次開發(fā)功能,編寫出描述機(jī)翼運(yùn)動過程的用戶自定義函數(shù),將其嵌入軟件進(jìn)行非定常計(jì)算。首先選用兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)算例進(jìn)行了定常與非定常數(shù)值計(jì)算,結(jié)果表明本文所采用的求解方法具有可行性與較高的精度;接著分別求解了變后掠飛行器柔性偏轉(zhuǎn)方式和剛性偏轉(zhuǎn)方式下的定常氣動特性,計(jì)算結(jié)果表面柔性偏轉(zhuǎn)方式的氣動特性優(yōu)于剛性偏轉(zhuǎn)方式,因此接下來選用柔性偏轉(zhuǎn)方式進(jìn)行非定常氣