二维振动机翼非定常流场的高精度数值模拟提升

本文探讨的是"二维机翼振动非定常流场的数值模拟"这一主题，发表于2002年的清华大学学报（自然科学版），作者金琰和袁新来自清华大学热能工程系。他们针对机翼在动态失速过程中遇到的复杂非定常流场问题进行了深入研究。机翼失速时的流场模拟面临两大挑战：湍流模型的选择和数值算法的精确性。 首先，文章强调了湍流模型的重要性。为了克服这一难题，研究者采用了q-ω低Reynolds数双方程湍流模型，这种模型在处理低雷诺数（Reynolds）情况下的湍流行为更为有效。Reynolds数是衡量流体黏性和惯性效应相对大小的重要参数，低Reynolds数意味着黏性效应占主导。 其次，文章介绍了一种高精度、高分辨率的数值计算方法——LU-SGS-GE隐式算法和四阶MUSCL TVD格式。LU-SGS（Large Eddy Simulation Smagorinsky Subgrid Scale）是一种改进的湍流模型，通过大规模涡旋模拟来提高对湍流现象的理解。而MUSCL TVD（Monotonic Upstream-centered Scheme for Conservation Laws with Total Variation Diminishing）算法则保证了流场解的稳定性，特别是对于解决流动问题中的激波和扰动。 研究者运用这些先进工具，对振动机翼周围的附着流动、轻度失速以及深度失速的非定常流场进行了数值模拟。结果显示，这种方法在计算附着流动和轻微失速状态下，升力系数和阻力系数的迟滞曲线与实验数据吻合良好，表明模拟结果具有高度的可信度。而在深度失速的模拟中，相较于前人的工作，计算精度得到了显著提升。 本文的关键词包括：振动机翼、非定常流场、湍流模型、数值模拟，以及相关的技术细节如中图分类号V211.41和文献标识码A。这篇文章不仅提供了实用的数值模拟技术，还为理解机翼动态失速时的复杂流体力学行为做出了贡献，对于飞行器设计和空气动力学研究具有重要价值。