鸭式布局大迎角复杂涡系干扰与破裂机理实验研究

1144766066 · 发表于 2022-5-4 09:11:38

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由于鸭式布局在大迎角时具有优越的升力特性以及过失速机动能力，使其在近代先进战斗机布局中，得到广泛的应用。鸭式布局流场中涡系干扰与旋涡破裂是影响其气动特性的重要流动现象，因此其涡系发展过程及流动机理成为研究的一个重要方面。本文通过水槽低雷诺数流动显示及粒子图像测速技术（PIV）实验，对三角翼及鸭式布局模型流场进行观察和测量，结果表明：三角翼前缘涡破裂前，其涡量分布呈现射流型；而破裂后，其涡量分布呈现尾流型，后掠角增大，可以推迟前缘涡破裂。中等后掠鸭式布局在大迎角下，鸭翼涡与主翼涡产生明显干扰，鸭翼的存在延迟了主翼涡的破裂，但破裂的鸭翼涡的尾流会导致主翼涡轴的明显抖动，鸭翼涡与主翼涡干扰过程可以分为相互诱导、相互卷绕、涡量融合、涡量扩散四个阶段，流场中反对称涡量的诱导作用是导致鸭翼涡与主翼涡涡核靠近并最终融合的重要因素。垂直于流向的横截面流线发展经过了稳定螺旋点、出现稳定极限环、不稳定螺旋点的演变过程，稳定极限环的出现标志沿涡轴速度开始减小，涡量扩散，同时近壁区诱导速度开始减小，最终导致上翼面吸力峰开始降低。鸭翼大后掠的鸭式布局，鸭翼涡与主翼涡的干扰方式以诱导为主，鸭翼涡与主翼涡没有发生完全融合，因为鸭翼涡轴向速度较大，并且鸭翼尾涡较强对鸭翼涡产生远离主翼涡的诱导速度。对于不同后掠角的鸭翼，当鸭翼涡位于主翼前缘外侧时，对主翼前缘产生“下洗”的诱导，降低有效迎角，抑制主翼涡的形成，因此鸭翼涡越强，主翼涡越弱，对上翼面诱导速度越小，当鸭翼涡进入主翼前缘内侧时，对主翼前缘产生“上洗”的诱导，较强的鸭翼涡可以使主翼涡发展更快，涡强更强，对上翼面诱导速度增加。但是，主翼涡的过快发展又会导致主翼涡的破裂加快。

鸭式布局大迎角复杂涡系干扰与破裂机理实验研究

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