振荡翼型非定常流场的数值模拟方法研究.pdf

中图分类号: 论文编号:1028701 13-S015
学科分类号:080103


硕士学位论文

振荡翼型非定常流场的数值模拟方法
研究


研究生姓名任凡凡
学科、专业流体力学
研究方向计算流体力学
指导教师陆志良教授


南京航空航天大学
研究生院航空宇航学院
二О一二年十二月
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
The Graduate School
College of Aeronautics and Astronautics

Numerical Simulation Methods of Unsteady
Flow Field for Oscillating Airfoil


A Thesis in
Fluid Mechanics

by
Ren Fanfan
Advised by
Prof. Lu Zhiliang

Submitted in Partial Fulfillment

of the Requirements

for the Degree of

Master of Engineering

December, 2012
承诺书

本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进
行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致
谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成
果,也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位
或证书而使用过的材料。
本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部
分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描
等复制手段保存、汇编学位论文。
(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)




作者签名:
日期:
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
基于非定常 Euler,N-S 方程,采用动网格、网格速度和非定常边界三种方法,对 NACA0012
翼型的跨音速和动态轻度失速、动态深度失速的流动进行数值计算与比较。
中心格式有限体积法、双时间推进法求解非定常 N-S 方程,采用雷诺平均 N-S 方程模拟紊
流,紊流模型采用基于 SA 模型的 DES 模型。计算网格采用 C 型结构网格,在动网格方法中,
翼型的运动基于弹性变形技术方法予以实现。在固定网格上,采用带粘性通量修正的网格速度
方法和非定常边界方法模拟翼型的俯仰振荡。
动网格法和网格速度法计算得到的的升力系数和力矩系数与实验值符合得很好,网格速度
方法能有效地模拟轻度失速和深度失速的非定常过程,省去了动网格的过程,易于实现。和网
格速度方法相比,动网格方法能更好地捕捉实际流场信息。
在跨音速小迎角小振荡条件下,非定常边界条件算法的气动力计算值和实验测量值吻合较
好,翼型表面激波附近的压力系数分布存在误差,导致力矩系数的计算值和实验值相差较大。

关键词:N-S 方程,有限体积法,双时间推进法,网格速度方法,动态失速
I
振荡翼型非定常流场的数值模拟方法研究
Abstract
Based on unsteady Euler and N-S equations, moving grid method, field velocity method and
dynamic approximate boundary method are used to simulate transonic flow, dynamic light stall and
dynamic deep stall of NACA0012 airfoil.
The finite-volume method is applied, and the dual-time stepping for multistage schemes is used
for time marching. Detached eddy simulation (DES) model based on Spalat-Allmaras One-Equation
turbulence model is employed to simulate turbulent flows. The initial grid is C-type grid. An elastic
deformation grid method is used to sol