无限展长后掠翼边界层定常横流不稳定转捩分析

doi:10.19596/j.cnki.1001-246x.7830

计算物理 ›› 2019, Vol. 36 ›› Issue (2): 175-181.DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7830

无限展长后掠翼边界层定常横流不稳定转捩分析

蔡林峰, 李昊歌, 陈伟芳

浙江大学航空航天学院, 杭州 310027

收稿日期:2018-01-10 修回日期:2018-03-13 出版日期:2019-03-25 发布日期:2019-03-25
通讯作者: 陈伟芳,E-mail:chenwfnudt@163.com
作者简介:蔡林峰(1992-),男,浙江湖州,硕士研究生,主要从事计算流体力学和湍流转捩研究,E-mail:linfengcai@zju.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金（11572284，51575487）及国家自然科学基金重大科研仪器研制项目（6162790104）资助

Analysis of Steady Cross-flow Instability Transition in Infinite Swept Wing Boundary Layer

CAI Linfeng, LI Haoge, CHEN Weifang

School of Aeronautics and Astronauts, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China

Received:2018-01-10 Revised:2018-03-13 Online:2019-03-25 Published:2019-03-25

摘要/Abstract

摘要： 采用γ-Re_θt横流转捩拓展模型对NLF （2）-0415无限展长后掠机翼进行数值模拟，重点分析来流雷诺数、机翼表面粗糙度及后掠角对边界层横流不稳定性的影响.研究发现γ-Re_θt横流转捩拓展模型能够准确预测边界层定常横流不稳定转捩，计算结果与试验数据吻合较好.结果表明来流雷诺数越大、机翼表面越粗糙，横流转捩位置越靠前；随着机翼后掠角的增加，转捩位置先前移随后逐渐靠后.

关键词: 后掠机翼, 边界层, 横流转捩, k-ω SST湍流模型, γ-Re_θt转捩模型

Abstract: γ-Re_θt crossflow extension model was applied to conduct numerical simulation of crossflow transition on NLF(2)-0415 infinite swept wing. Effects of Reynolds number, surface roughness, sweep angle on crossflow instability of 3-D boundary layer were studied mainly. It found that γ-Re_θt crossflow extension model predicts 3-D boundary layer transition correctly and calculation results agree well with experiment data. It shows that with increase of Reynolds number or surface roughness, location of crossflow transition onset moves forward. However, with increase of sweep angle, location of crossflow transition onset moves forward firstly and then moves back.

Key words: swept wing, boundary layer, crossflow transition, k-ω SST turbulence model, γ-Re_θt transition model

中图分类号:

V211.3

蔡林峰, 李昊歌, 陈伟芳. 无限展长后掠翼边界层定常横流不稳定转捩分析[J]. 计算物理, 2019, 36(2): 175-181.

CAI Linfeng, LI Haoge, CHEN Weifang. Analysis of Steady Cross-flow Instability Transition in Infinite Swept Wing Boundary Layer[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2019, 36(2): 175-181.

参考文献

[1] 周恒, 赵耕夫. 流动稳定性[M]. 北京:国防工业出版社, 2004:77-78.
[2] 徐国亮, 符松. 可压缩横流失稳及其控制[J]. 力学进展, 2012, 42(3):262-273.
[3] RONALD D. J. Overview of laminar flow control[J]. Experiments in Fluids, 1998:3-7.
[4] CHEN Y, TANG Z, SHENG J. Multi-objective optimization for natural laminar flow airfoil in transonic flow[J]. Chinese Journal of Computational Physics, 2016, 33(3):283-296.
[5] BOLTZ F W, KENYON G C, ALLEN C Q. Effects of sweep angle on the boundary-layer stability characteristics of an untapered wing at low speeds[R]. National Aeronautics and Space Administration, NASA Technical Note, 1960:D-338.
[6] HAYNES T S. Nonlinear stability and saturation of crossflow vortices in swept-wing boundary layers[D]. Arizona:Arizona State University, 1996.
[7] LANGTRY R B, SENGUPTA K, YEH D T, et al. Extending the γ-Re_θt local correlation based transition model for crossflow effects[R]. AIAA 2015-2474, Dallas, 2015.
[8] 杨永, 左岁寒, 李喜乐, 等. 基于升华法实验研究后掠翼三维边界层的转捩[J]. 实验流体力学, 2009, 23(3):40-43.
[9] LUO J, ZHOU H. A theoretical investigation of the development of stationary crossflow vortices in the boundary layer on a swept wing[J]. Acta Mechanica Sinica, 1998, 14(2):97-103.
[10] 左岁寒, 杨永, 李栋, 等. 基于线化稳定性理论的后掠翼边界层内横流稳定性研究[J]. 航空计算技术, 2009, 39(4):34-36.
[11] 徐家宽, 白俊强, 乔磊, 等. 后掠翼边界层横流不稳定转捩预测模型[J]. 航空动力学报,2015, 30(4):927-935.
[12] 徐家宽, 白俊强, 乔磊, 等. 横流不稳定性转捩预测模型[J]. 航空学报, 2015, 36(6):1814-1822.
[13] 史亚云, 白俊强, 华俊, 等. 基于当地变量的横流转捩预测模型的研究与改进[J]. 航空学报, 2016, 37(3):780-789.
[14] 鞠胜军, 阎超, 叶志飞. γ-Re_θt-CF转捩模型在Spalart-Allmaras湍流模型中的推广及验证[J]. 航空学报, 2017(4):71-79.
[15] LANGTRY R B, MENTER F R. Correlation-based transition modeling for unstructured parallelized computational fluid dynamics codes[J]. AIAA Journal, 2009, 47(12):2894-2906.
[16] RAY D J, SARIC W S. Crossflow stability and transition experiments in swept-wing flow[R]. Hampton, USA:NASA Langley Research Center, TP-1999-209344, 1999.
[17] LI J, ZHANG L, YU J, et al. Study of rough wall heat flux in hypersonic turbulent flow[J]. Chinese Journal of Computational Physics, 2017, 34(2):165-174.

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Analysis of Steady Cross-flow Instability Transition in Infinite Swept Wing Boundary Layer

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[7]	潘宏禄, 关发明, 袁湘江, 卜俊辉. 高超声速平板边界层/圆柱粗糙元非定常干扰[J]. 计算物理, 2015, 32(5): 537-544.
[8]	田虓丰, 程林松, 李春兰, 李彩云, 张苗怡, 蒋丽维, 侯涛, 李秋, 汪翰林. 致密油藏液测应力敏感性计算模型[J]. 计算物理, 2015, 32(3): 334-342.
[9]	陈林, 袁湘江. 转捩边界层中的上喷下扫运动[J]. 计算物理, 2013, 30(1): 53-60.
[10]	谷岩, 张耀明, 李功胜. 精确几何单元下弹性薄体结构问题的边界元法分析[J]. 计算物理, 2011, 28(3): 397-403.
[11]	潘宏禄, 马汉东, 王强. 压缩拐角激波/湍流边界层干扰特性分析[J]. 计算物理, 2008, 25(5): 549-554.
[12]	程发银, 李莉, 侯炳林. 辅助加热下HL-2A边界层等离子体数值模拟[J]. 计算物理, 2008, 25(3): 284-288.
[13]	张德悦, 马富明, 方明. 求解洞穴散射问题的带有吸收边界层的有限元方法[J]. 计算物理, 2008, 25(3): 301-308.
[14]	高慧, 周晓君. 一种求解可压缩Navier-Stokes方程的隐式迭代时间推进方法[J]. 计算物理, 2008, 25(1): 51-57.
[15]	邱剑, 顾兆林, 王赞社. 一种改进后的亚格子特征尺度表达式[J]. 计算物理, 2007, 24(6): 711-716.