极近水面飞行的全机气动力计算.pdfVIP

第十届全国计算流体力学会议论文集 极近水面飞行的全机气动力计算 邹光远 张立柱 北京丈学，北京，100871 贾重任 航空工业总公司六0五所，湖北荆门，448000 摘要 本文以边界元法为基础，在线性水波的假定下，提出了一种计算方法，并以此时一 个具有复杂外形的真实飞机贴近水面的飞行，作了包括水波效应在内的全机气动力计算，取得了满 意的结果． 1 引 言 水翼船或地效飞机是一种贴近水面飞行的运载工具。其飞行高度，离水面约l至5米。 无论是从发展经济，还是从加强国防来看，都具有十分重要的意义。 关于这一课题的理论分折和数值计算的研究已有一些文章发表[卜6j。但总的说来，就 己公开发表的文章来看，相关方法都还难于用来对具有复杂外形的飞行器的极近水面飞行作 数值计算。因此，提出一种计及水波效应的实用算法是必要的。 本文从边界元法出发，在线性水波的条件下，提出了一种方法，对一个具有复杂外形的 真实机型作了相关计算，所得结果是令人满意的。这个真实机型包括复杂的机身外形、机翼、 端板、垂尾和平尾在内，禚翼、方向舵和升降舵可作适度偏转。飞行方向和水波方向可以成 任意角度。 2 问题的数学描述 设流体是无粘和不可压的；对水波，可使用长波假定，自由面边条件可移至平均自由面 上满足；入射水波为简谐波；飞行器是沿X负向以匀遽吃飞行。坐标系与飞行器固联在一 起，坐标原点取在飞行器的重心处。以^表示飞行器重心距平均自由面的高度，^代表入 射波波高，给定 厂，=Ae“‘‘“‘，’Ⅲ (1) 这里(±：，★。)7代表波的运动方向，K为波数，有 《+砖=l (2) 珊=圪置(t+√圪) (3) c为波速。 以中表示总速度势，并令 中=圪x+吼+竹+吼+纯 (4) 其中％为水面无波的定常扰动部分，奶为由于水面有波浪而无波绕物体时诱导的非定常扰 动势t吼为由于存在被绕物体而引起的非定常扰动势．仍为由于飞行器的运动引起水面波 高的变化诱导的非定常速度势。 p，满足的方程和定解条件为 一37n一 fV2妒J=0 {挈：要+比要在：：一^处 (5) I出 ar “缸 iliIn许=0 很容易解得： 《pi=vr” (6) V，：i／lce一。(“6)+州j蹦¨ (7) 见满足的方程和定解条件为 V2仍=0 誓考+k篆血一一处 ㈦ 7 2 linl妒。=O，％=(卫2+一2+=2)1 这里丘为由于飞行器运动形成的压力场造成的水面波高的变化。 以P。表示由于飞行器的运动形成的压力场，：’=：+^，g表示重力加速度，卢0表示 水的密度。与文献[7]的处理类似，可以导出正所满足的微分一积分方程为 c言+K扣=寺姆昙￡￡瓮糍璐㈣ 以Ps表示定常运动的压力场。以此代替(9)中的未知的P。，可以解出五的近似值。我 们曾就一个在h=5米的