《飛機尾渦的不穩定性和低尾流機翼的研究》是依託廈門大學，由鮑鋒擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：飛機尾渦的不穩定性和低尾流機翼的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鮑鋒
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大型飛機的尾流會影響其後續飛機的起降安全，同時也嚴重影響機場的使用效率。然而，強度大而持久的飛機尾渦不容易衰減，必須藉助流體力學中的不穩定性來促成其快速地衰減。.本項目擬開展如下三方面的研究：（1）遵循以渦量來控制渦量的思路，採用結構化的渦流發生器模型，建立起四渦系的仿真尾流渦系。（2）研究複雜尾渦體系的形成、發展和演化規律，研究尾流渦系相互作用機理。（3）通過變更尾渦系的各參量搭配，系統地研究尾流發展和演變的機理，透徹地了解尾流渦系中Rayleigh-Ludwieg相交不穩定性發生的最佳條件。（4）系統地研究Helical徑向不穩定性發生的最佳條件。（5）探求促使尾渦快速消散的新方法和途徑，提出低尾流機翼的設計概念及控制途徑。.本項目將採用風洞/水洞模型試驗的方法開展研究。項目的實施將請人在德國DLR有十年多的尾流控制的研究經歷，並有兩項相關專利。
結題摘要
飛機尾流是伴隨著飛機升力而產生的一種大尺度、高能量旋渦尾流，強度與飛機起飛重量成正比，難於自行消散。大型飛機的尾流影響後續飛機的起降安全，同時也嚴重製約機場的運行效率。本項目研究中採用“以渦制渦”的學術思想，利用流體力學中的某些適用的不穩定性，提早削弱飛機尾流的強度。本項目的執行系統地研究了複雜尾渦體系的形成、發展和演化過程，探索了利用Rayleigh-Ludwieg相交不穩定性進行飛機尾流控制的渦系之間的最佳參數匹配，並且根據上述原理設計了具有一定工程套用價值的新概念低尾流機翼模型。在前期的探索研究中，通過設計一款結構化的渦流發生器模型產生一對大小不等、方向相反的渦對，通過調節渦對的大小比例Γ1/Γ2和距離b，探索了Rayleigh-Ludwieg不穩定性作用的最佳參數匹配。定性的流動顯示和定量PIV測量結果表明，主渦和次渦的環量比Γ1/Γ2在1.3-1.4之間，兩翼之間距離為50mm時，在20s內，測試區域環量相對於初始值減少了30%-40%，而單主渦情況環量卻幾乎不變。在後續的研究中，沿用“以渦制渦”的思想通過在GO436B基礎翼型上加裝繞流片的方式提出新概念低尾流機翼模型。不同尺寸的三角形、四分之一橢圓形、四分之一圓形、矩形等擾流片情況的實驗表明，在擾流片尺寸和形狀合適的情況下，擾流片產生的次渦和基礎翼型產生的主渦觸發了相交不穩定性，在45個翼展距離內環量減少了35%-45%，而單主翼在相應距離範圍內環量基本不變 項目組對雙翼模型產生的尾渦進行了徑向不穩定性實驗測量，定性和定量地研究了徑向不穩定性的傳播速度和對於尾渦的削減效果。實驗表明徑向不穩定性對於有效地減弱尾渦效果有限，尚不具備工程實用價值。 本項目中對相交不穩定性的深入研究獲得了較完整的尾渦渦系相互作用的資料庫，並據此探索了低尾流機翼的設計概念，獲得了可靠的實驗數據和低尾流機翼的設計方案。實驗結果表明觸發Rayleigh-Ludwieg相交不穩定性的低尾流機翼能夠有效的削弱飛機尾流。研究中大量的實驗數據積累為利用Rayleigh-Ludwieg相交不穩定性進行低尾流機翼設計積累了豐富的資料庫。
