基于CFD的分段翼型控制研究.PDF

２０１２年９月 第３０卷　第５期 　 Ｓｅｐｔ．２０１２ Ｖｏｌ．３０　 Ｎｏ．５ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－８５３０．２０１２．０５．００４ 基于 ＣＦＤ的分段翼型控制研究 １，２ ３ ３ 陈红勋 ，霍聪聪 ，刘文梅 （１．上海大学上海市应用数学和力学研究所，上海２０００７２；２．上海市力学在能源工程中的应用重点实验室，上海２０００７２； ３．上海大学机电工程与自动化学院，上海２０００７２） 摘要：为提升流体机械在非设计工况下的性能，借鉴飞行器起飞阶段通过调节前缘缝翼来提高 升阻比的思想，设计了一个可调前缘缝翼的分段翼型．利用稳态ＣＦＤ模拟建立输入变量（前缘缝 翼的偏转角度、重叠量和缝道宽度参数）与输出变量（翼型升阻比）之间的数值模型，通过遗传算 法以不同攻角下最高升阻比为目标对各个参数进行寻优，建立了来流攻角与最优缝翼位置间的 对应关系，从而为实现流动的主动控制提供理论依据．对分段翼型的研究表明：应用遗传算法优 化缝翼参数能提高计算效率，其计算次数仅为全部计算的４０％左右．优化的缝翼参数有效地改 善了翼型的气动性能，与原始翼型相比通过调整前缘缝翼位置提高了其在大攻角下的升阻比， 可为设计多工况高效流体机械提供参考思路． 关键词：分段翼型；升阻比；流动控制；计算流体动力学；遗传算法 中图分类号：Ｓ２７７９；ＴＫ７２　文献标志码：Ａ　 文章编号：１６７４－８５３０（２０１２）０５－０５１３－０４ ＳｔｕｄｙｏｎｃｏｎｔｒｏｌｏｆｍｕｌｔｉｅｌｅｍｅｎｔａｉｒｆｏｉｌｂａｓｅｄｏｎＣＦＤ １，２ ３ ３ ＣｈｅｎＨｏｎｇｘｕｎ ，ＨｕｏＣｏｎｇｃｏｎｇ，ＬｉｕＷｅｎｍｅｉ （１．ＳｈａｎｇｈａｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００７２，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｈａｎｇｈａｉＫｅｙＬａｂｏｒａ ｔｏｒｙｏｆＭｅｃｈａｎｉｃｓｉｎＥｎｅｒｇｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００７２，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００７２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｆｌｕｉｄｍａｃｈｉｎｅｒｙａｔｏｆｆｄｅｓｉｇｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ａｍｕｌｔｉｅｌｅｍｅｎｔａｉｒ ｆｏｉｌｗｉｔｈａｄｊｕｓｔａｂｌｅｌｅａｄｉｎｇｅｄｇｅｓｌａｔｓｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｉｎｓｐｉｒｅｄｂｙｔｈｅｉｄｅａｏｆｉｍｐｒｏｖｉｎｇｌｉｆｔｄｒａｇｒａｔｉｏｏｆ ａｉｒｃｒａｆｔｂｙａｄｊｕｓｔｉｎｇｔｈｅｌｅａｄｉｎｇｅｄｇｅｓｌａｔｓａｔｔａｋｅｏｆｆｓｔａｇｅ．Ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｉｎｐｕｔｓ（ｄｅｆｌｅｃ ｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌｅａｄｉｎｇｅｄｇｅｓｌａｔｓ，ｏｖｅｒｌａｐａｎｄｇａｐ）ａｎｄｏｕｔｐｕｔ（ｔｈｅｌｉｆｔｄｒａｇｒａｔｉｏｏｆａｉｒｃｒａｆｔ）ｗａｓｅｓｔａｂ ｌｉｓｈｅｄｂａｓｅｄｏｎＣＦＤｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｔｅａｄｙｆｌｏｗｓ．Ｔｈｏｓｅｔｈｒｅｅｉｎｐｕｔｖａｒｉａｂｌｅｓｗｅｒｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｏｇｅｔｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｌｉｆｔｄ