三维机翼前缘凹凸对水动力性能影响研究

"前缘凹凸三维平板舵水动力性能研究" 本文主要探讨的是三维机翼前缘凹凸结节对其水动力性能的影响。研究由程相茹、胡健等人进行，他们采用RANS（Reynolds-Averaged Navier-Stokes）方法，这是一种流体力学中的常用计算方法，用于模拟不可压缩或近似不可压缩流体的湍流流动。通过这种方法，研究团队对具有NACA0020剖面形状的三维平板舵进行了数值模拟。 NACA0020是一种常见的二维机翼剖面形状，它代表了一种相对平直的机翼设计，适用于多种飞行条件。在特定的雷诺数下，研究人员分析了这种三维平板舵在不同攻角下的水动力特性，攻角是衡量机翼相对于气流方向的角度，对于理解和预测升力和阻力至关重要。通过对不同攻角的模拟，他们确定了三维平板舵的失速角，即当攻角增大到一定程度，导致机翼上表面的气流分离，升力急剧下降的临界角度。 接着，研究团队改变了机翼前缘的形状，引入了凹凸结节。这些前缘凹凸结节是模仿自然界中如鸽子翅膀上常见的一种结构，旨在改善空气动力效率。通过数值模拟，他们对比了带有凹凸结节和无结节的三维平板舵在相同雷诺数和攻角下的水动力性能。 研究表明，引入前缘凹凸结节后，三维平板舵的失速角后移了3°，这意味着在达到失速状态之前，可以承受更大的攻角，从而有可能提高飞行或航行的稳定性。此外，最大升力系数也提高了11.92%，这表明凹凸结节能够显著增强机翼的升力生成能力，对提升飞行器或水下航行器的性能具有积极意义。 关键词涵盖了前缘凹凸、三维机翼、水动力性能以及失速角，这些都是该研究的核心概念。通过这项工作，研究者为前缘凹凸结节在机翼设计中的应用提供了理论支持，为未来相关领域的优化设计提供了有益的参考。中图分类号U661.331进一步表明这属于船舶推进技术的研究范畴，具体是关于水动力性能方面的探讨。 总结来说，这篇论文通过RANS方法深入研究了前缘凹凸对三维平板舵水动力性能的影响，揭示了凹凸结节能延迟失速并增强升力的效应，为实际的航空与航海设备设计提供了新的思路和潜在的技术改进方案。