Aerodynamics of the turbulent flow around a multi-element airfoil in cruse configuration and in takeoff and landing configuration

Abstract

Для чисельного моделювання аеродинамiки багатоелементного профiлю застосовуються осередненi за Рейнольдсом рiвняння Нав’є-Стокса нестисливого середовища, замкнутi однопараметричною диференцiальною моделлю турбулентностi Spalart-Allmaras. Система вихiдних рiвнянь записувалася щодо довiльної криволiнiйної системи координат. Узгодження полiв тиску i швидкостi здiйснювалося за допомогою методу штучної стисливостi, модифiкованого для розрахунку нестацiонарних задач. Інтегрування системи вихiдних рiвнянь проводилося чисельно з використанням методу контрольного об'єму. Для конвективних потокiв використовувалася протипотокова апроксимацiя Rogers-Kwak, заснована на схемi Roe третього порядку точностi. У моделях турбулентностi для апроксимацiї конвективних складових застосовувалася схема TVD з обмежувачем потокiв ISNAS третього порядку. Представленi результати розрахунку турбулентного обтiкання багатоелементного профiлю в широкому дiапазонi кутiв атаки. У результатi проведених дослiджень виконано аналiз поля течiї навколо багатоелементного профiлю, коефiцiєнтiв тиску, пiднiмальної сили та сили лобового опору. Видiлено фiзичнi особливостi структури течiї при обтiканнi багатоелементного профiлю 30P30N. У дослiджуваному дiапазонi кутiв атаки обтiкання профiлю у злiтно-посадковiй конфiгурацiї носить стацiонарний характер за винятком областей, де вiдрив потоку вiдбувається з гострих кромок, таких як внутрiшня частина передкрилка i область в хвостовiй частинi основного профiлю. Усерединi цих областей виникають рециркуляцiйнi течiї. Зi збiльшенням кута атаки розмiри вiдривний зони на внутрiшнiй поверхнi передкрилка зменшуються, а в хвостовiй частинi основного профiлю залишаються майже незмiнними. На верхнiй поверхнi основного профiлю формується струмiнь повiтря внаслiдок прискорення потоку мiж передкрилком i передньою кромкою основного профiлю. Наявнiсть зазору мiж основним профiлем i закрилком призводить до iнтерференцiї струменевих течiй на верхнiй поверхнi закрилка. Показано, що злiтно-посадкова конфiгурацiя володiє вищими значеннями коефiцiєнта пiдйомної сили, нiж крейсерська конфiгурацiя, особливо на великих кутах атаки. Результати розрахункiв задовiльно погоджуються з даними iнших авторiв