【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及舵翼結構模型預報，尤其涉及一種舵翼結構尾渦模式及流體力預報模型的構建方法。
技術介紹
1、流體流動繞過舵翼時，由于舵翼兩側的流體流速微小的差異，導致舵翼尾部兩側產生壓力差，使得舵翼尾部兩側脫落出旋轉方向相反、周期性排列的雙列線旋渦，而不同的來流速度和舵翼攻角會對舵翼尾渦的脫落頻率和強度產生影響。目前對舵翼尾渦脫落情況和流體力預報的研究較少且復雜，為了能快速預報不同來流速度、不同攻角下復雜舵翼尾渦脫落情況和流體力大小，需要建立一種舵翼結構尾渦模式及流體力預報模型的構建方法。
技術實現思路
1、本專利技術主要目的是提出一種舵翼結構尾渦模式及流體力預報模型的構建方法，通過建立二維舵翼物理模型，然后對所選的湍流模型、時間步數值和網格獨立性的對比分析驗證，經過仿真計算分析不同工況條件下的舵翼尾渦脫落和升阻力系數的規律，最后得到舵翼結構的尾渦脫落和流體力(包括升力和阻力)的模型預報，以便快速的對不同來流速度不同攻角下的舵翼尾渦脫落模式和流體力大小進行預報。
2、本專利技術所采用的技術方案是：
3、一種舵翼結構尾渦模式及流體力預報模型的構建方法，包括：
4、s1、建立待計算的二維舵翼物理模型；
5、s2、明確計算模型的外流場邊界條件，確定網格尺寸并進行網格劃分；生成網格文件，把網格導入流體計算軟件中；
6、s3、在流體計算軟件中設定流體參數、邊界條件和求解參數，其中求解參數的設置包括：湍流模型、求解精度、時間步長和網格總數
7、s4、求解流場，分別繪制不同湍流模型下的舵翼尾渦脫落云圖和舵翼升阻力系數曲線圖，對比分析選取最適湍流模型；
8、s5、對所選取的時間步長和網格總數分別進行時間步無關性驗證和網格獨立性檢查，若結果均滿足計算要求，則進行下一步計算；否則，回到步驟s3并選擇合適的時間步長或網格總數重新進行計算；
9、s6、在流體計算軟件中計算舵翼在不同來流速度、不同攻角下的尾渦脫落數據和升阻力系數數據，繪制舵翼尾渦脫落云圖和升阻力系數曲線圖；
10、s7、在尾渦脫落云圖中根據舵翼在各來流速度下不同攻角條件下的尾渦脫落結構定義尾渦脫落模式，綜合舵翼在各來流速度下不同攻角下的尾渦脫渦模式，建立以攻角為x軸、來流速度為y軸的舵翼尾渦脫落預報模型；
11、選取舵翼在各來流速度下不同攻角下一段穩定尾流的升阻力系數，計算各來流速度下升阻力系數的均方根值，建立以攻角為x軸、升阻力系數均方根值為y軸的流體力預報模型。
12、上述方案中，采用icem?cfd軟件建立待計算的二維舵翼物理模型并對其進行網格劃分；在來流中放置一個弦長為b的舵翼，其表面設置為無滑移壁面；舵翼的左側為來流邊界，流場上下邊界為對稱壁面，舵翼的右側為出口邊界；貼體網格部分采用icem軟件中的“o-block”策略生成，外流場區域采用四邊形結構化網格設置。
13、上述方案中，步驟s3中，選取了四個湍流模型，分別是les模型、des模型、realizable?k-e模型和sst?k-ω模型，各湍流模型設置的邊界條件相同。
14、上述方案中，步驟s4中，通過計算得到不同湍流模型下升阻力系數隨時間的變化曲線圖，對比分析各湍流模型的升阻力系數曲線變化情況，選擇升阻力系數存在明顯周期性變化的湍流模型；然后計算并繪制該湍流模型的舵翼尾渦脫落云圖，對比分析尾渦脫落模式，選擇在尾流脫落處有規則、交替排列的漩渦的作為最適湍流模型。
15、上述方案中，步驟s5中，對所選取的時間步長進行時間步無關性驗證，具體方法為：分別選取相同來流速度和攻角下的多個時間步長進行驗證，提取舵翼在各時間步長下的泄渦頻率，若泄渦頻率呈現穩定趨勢則滿足計算要求。
16、上述方案中，步驟s5中，對網格總數進行網格獨立性檢查，具體方法為：分別采用相同來流速度和攻角下的多個網格總數的舵翼模型進行計算，分析不同舵翼網格模型的斯特勞哈爾數st或阻力均值cd之間的相對誤差，若相鄰網格總數結果之間的相對誤差在4％以內則滿足計算要求。
17、上述方案中，步驟s6中，使用tecplot軟件對尾渦脫落數據繪制各來流速度在不同攻角下的尾渦脫落云圖。
18、上述方案中，步驟s6中，使用origin軟件對升阻力系數數據繪制升阻力系數曲線圖。
19、上述方案中，步驟s7中，定義的尾渦脫落模式包括2s模式、2s+u模式、u+2s模式、t+s模式和2p模式；所述2s模式為尾流呈現周期性、交替脫落的正負漩渦結構；所述2s+u模式為尾流先交替出現正負漩渦，隨著漩渦的持續發展，最后轉變為穩定尾流結構；所述u+2s模式為尾流先保持一段穩定尾流結構，再交替出現正負漩渦結構；所述t+s模式為舵翼上側脫落三個漩渦分別為負正負漩渦，后面再出現一個交替的正負漩渦結構；所述2p模式為舵翼上側脫落兩對正負漩渦。
20、本專利技術產生的有益效果是：
21、本專利技術基于商業軟件ansys/fluent，以舵翼在不同來流速度不同攻角下的尾渦脫落情況和流體力大小為研究背景，構建舵翼的尾渦脫落模式和流體力預報模型。通過對比分析選取更合適的一個湍流模型，對所選取的數值進行時間步無關性驗證和網格獨立性檢查，以確保后面計算結果的準確性和可靠性。然后對最合適的湍流模型進行計算，繪制多個不同條件下的舵翼尾渦脫落云圖和流體力系數曲線圖，分析不同條件下的尾渦脫落結構，對尾渦結構進行脫渦模式定義，接著計算各來流速度在不同攻角下的升阻力系數均方根值，最后建立舵翼的尾渦脫落模式預報模型和流體力預報模型。與現有技術相比，本專利技術提供的一種舵翼結構尾渦模式及流體力預報模型的構建方法，可快速且準確地對不同來流速度不同攻角下的舵翼尾渦脫落情況和升阻力系數大小進行預報，為舵翼結構在不同條件下尾渦脫落情況和流體力大小的分析提供指導基礎。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種舵翼結構尾渦模式及流體力預報模型的構建方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的舵翼結構尾渦模式及流體力預報模型的構建方法，其特征在于，采用ICEM?CFD軟件建立待計算的二維舵翼物理模型并對其進行網格劃分；在來流中放置一個弦長為b的舵翼，其表面設置為無滑移壁面；舵翼的左側為來流邊界，流場上下邊界為對稱壁面，舵翼的右側為出口邊界；貼體網格部分采用ICEM軟件中的“O-block”策略生成，外流場區域采用四邊形結構化網格設置。
3.根據權利要求1所述的舵翼結構尾渦模式及流體力預報模型的構建方法，其特征在于，步驟S3中，選取了四個湍流模型，分別是LES模型、DES模型、Realizable?k-e模型和SSTk-Ω模型，各湍流模型設置的邊界條件相同。
4.根據權利要求1所述的舵翼結構尾渦模式及流體力預報模型的構建方法，其特征在于，步驟S4中，通過計算得到不同湍流模型下升阻力系數隨時間的變化曲線圖，對比分析各湍流模型的升阻力系數曲線變化情況，選擇升阻力系數存在明顯周期性變化的湍流模型；然后計算并繪制該湍流模型的舵翼尾渦脫落云圖，對比分
5.根據權利要求1所述的舵翼結構尾渦模式及流體力預報模型的構建方法，其特征在于，步驟S5中，對所選取的時間步長進行時間步無關性驗證，具體方法為：分別選取相同來流速度和攻角下的多個時間步長進行驗證，提取舵翼在各時間步長下的泄渦頻率，若泄渦頻率呈現穩定趨勢則滿足計算要求。
6.根據權利要求1所述的舵翼結構尾渦模式及流體力預報模型的構建方法，其特征在于，步驟S5中，對網格總數進行網格獨立性檢查，具體方法為：分別采用相同來流速度和攻角下的多個網格總數的舵翼模型進行計算，分析不同舵翼網格模型的斯特勞哈爾數St或阻力均值Cd之間的相對誤差，若相鄰網格總數結果之間的相對誤差在4％以內則滿足計算要求。
7.根據權利要求1所述的舵翼結構尾渦模式及流體力預報模型的構建方法，其特征在于，步驟S6中，使用Tecplot軟件對尾渦脫落數據繪制各來流速度在不同攻角下的尾渦脫落云圖。
8.根據權利要求1所述的舵翼結構尾渦模式及流體力預報模型的構建方法，其特征在于，步驟S6中，使用Origin軟件對升阻力系數數據繪制升阻力系數曲線圖。
9.根據權利要求1所述的舵翼結構尾渦模式及流體力預報模型的構建方法，其特征在于，步驟S7中，定義的尾渦脫落模式包括2S模式、2S+U模式、U+2S模式、T+S模式和2P模式；所述2S模式為尾流呈現周期性、交替脫落的正負漩渦結構；所述2S+U模式為尾流先交替出現正負漩渦，隨著漩渦的持續發展，最后轉變為穩定尾流結構；所述U+2S模式為尾流先保持一段穩定尾流結構，再交替出現正負漩渦結構；所述T+S模式為舵翼上側脫落三個漩渦分別為負正負漩渦，后面再出現一個交替的正負漩渦結構；所述2P模式為舵翼上側脫落兩對正負漩渦。
...【技術特征摘要】
1.一種舵翼結構尾渦模式及流體力預報模型的構建方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的舵翼結構尾渦模式及流體力預報模型的構建方法，其特征在于，采用icem?cfd軟件建立待計算的二維舵翼物理模型并對其進行網格劃分；在來流中放置一個弦長為b的舵翼，其表面設置為無滑移壁面；舵翼的左側為來流邊界，流場上下邊界為對稱壁面，舵翼的右側為出口邊界；貼體網格部分采用icem軟件中的“o-block”策略生成，外流場區域采用四邊形結構化網格設置。
3.根據權利要求1所述的舵翼結構尾渦模式及流體力預報模型的構建方法，其特征在于，步驟s3中，選取了四個湍流模型，分別是les模型、des模型、realizable?k-e模型和sstk-ω模型，各湍流模型設置的邊界條件相同。
4.根據權利要求1所述的舵翼結構尾渦模式及流體力預報模型的構建方法，其特征在于，步驟s4中，通過計算得到不同湍流模型下升阻力系數隨時間的變化曲線圖，對比分析各湍流模型的升阻力系數曲線變化情況，選擇升阻力系數存在明顯周期性變化的湍流模型；然后計算并繪制該湍流模型的舵翼尾渦脫落云圖，對比分析尾渦脫落模式，選擇在尾流脫落處有規則、交替排列的漩渦的作為最適湍流模型。
5.根據權利要求1所述的舵翼結構尾渦模式及流體力預報模型的構建方法，其特征在于，步驟s5中，對所選取的時間步長進行時間步無關性驗證，具體方法為：分別選取相同來流速度和攻角下的多個時間步長進行驗證，提...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳威，金偉，白曉蕊，劉在良，邵江燕，李曉彬，張軒睿，馬越，
申請(專利權)人：武漢理工大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。