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1、 北京航空航天大学毕业设计(论文) 第39页 单位代码 10006 学 号 38090121 分类号 V211 毕业设计(论文)发动机挂架对大型客机增升装置气动性能影响的数值研究 学院名称数学与系统科学学院 专业名称数学与应用数学 学生姓名郭知飞 指导教师刘沛清 2012年 6月北京航空航天大学本科生毕业设计（论文）任务书、毕业设计（论文）题目：发动机挂架对大型客机增升装置气动性能影响的数值研究 、毕业设计（论文）使用的原始资料（数据）及设计技术要求：1. 原始资料（数据）：大型客机三维增升外形 2. 设计技术要求：阅读翻译相关文献，了解三维增升装置计算中的难点，使用ICEM软件对复杂外形进行
2、非结构网格划分，使用FLUENT软件进行CFD计算 、毕业设计（论文）工作内容：1.翻译英文文献 2.使用ICEM对两种复杂外形（不带发动机的增升外形和不带发动机且将前缘缝翼展向缺口堵齐的增升外形）进行结构网格划分 3. 使用OpenFOAM对这两个网格进行CFD计算 4. 将计算结果整理成曲线，并与带发动机的增升外形风洞试验结果相比较，评估在何种迎角范围和流场结构下可以忽略发动机挂架进行设计 5. 撰写毕业论文 、主要参考资料：1.A.M.O Smith. High Lift AerodynamicsJ. AIAA paper 74-939, 1974 2.van Dam C. P. The
3、 Aerodynamic Design of Multi-Element High-Lift Systems for Transport AirplanesJ. Progress in Aerospace Sciences, 2002, 38:101-144 数学与系统科学 学院 数学与应用数学 专业类 380901 班学生 郭知飞 毕业设计（论文）时间： 年 月 日至 年 月 日答辩时间： 年 月 日 成 绩： 指导教师： 兼职教师或答疑教师（并指出所负责部分）： 系（教研室） 主任（签字）： 注：任务书应该附在已完成的毕业设计（论文）的首页。 本人声明我声明，本论文及其研究工作是由本人在导
4、师指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 作者：郭知飞签字：时间：2012年 6 月发动机挂架对大型客机增升装置气动性能影响的数值研究学 生：郭知飞指导教师：刘沛清摘 要本文主要通过数值模拟方法研究发动机挂架对大型客机增升装置气动性能的影响。主要研究了带发动机、不带发动机和不带发动机且将前缘缝翼展向缺口堵齐的三种复杂的增升外形，利用ICEM软件对后两种外形进行结构网格划分，使用FLUENT软件进行数值模拟计算，使用有限体积法对N-S方程进行求解，湍流模型采用S-A模型。计算条件马赫数。将计算结果整理成曲线，并与风洞试验结果相比较，评估在何种迎角范围和流场结构下可以
5、忽略发动机挂架进行设计。计算结果表明：当迎角小于9度时，可以忽略发动机及其挂架的存在，直接对具有连续缝翼或间断缝翼的增升装置进行设计。当迎角范围在9度至16度之间时，连续缝翼构型虽然在具体升力系数上与带发动机构型有所差异，但仍与其趋势保持一致，可以作为初步设计方案。当迎角大于16度时，必须使用带发动机及其挂架的构型进行设计，不能忽略任何一个部件。关键词：发动机，缝翼，迎角，增升装置The numerical study about the effect of the engine on the the Aerodynamic performanceAuthor:Guo Zhifei Tutor
6、:Liu PeiqingAbstractThe study about the effect of the engine on the air bus is presented in this paper. By numerical simulation, the paper mainly studies the three complicated configurations which such as the configuration with the engine, without the engine and the configuration without the engine
7、and the gap of the slat. Mesh generation is done by the software of ICEM. CFL3D is used to simulate the aerodynamics of the multi-element airfoil. The numerical approach for solving the Reynolds-averaged NavierStokes equations uses an implicit finite volume scheme and employs the SpalartAllmaras one
8、-equation turbulence model. The setting of the flow field far-away is as follows: . We organized the result into the curves and compare them with the wind tunnel test. And then we estimate that in which range of the angle of attack and flow structure we can design the configuration ignoring the engi
9、ne.The computation show that: Whentheangle of attackis below9 degrees, high lift configuration with continuous salts or interrupted slats can be directly designed ignoring the engine. When the angle is between 9 degrees and 16 degrees, although the configuration with continuous slats differs from th
10、e configuration with the engine at the specific lift coefficient, its trend is consistent and it can be used as an initial design. And when the angle is higher than 16 degrees, engine must be carried when designing the high lift configuration. None of the component can be ignored. Key words：engine,
11、slat, angle of attack, high lift configuration目录1 绪论11.1 选题背景及目的11.2 增升装置简介21.2.1后缘增升装置的种类：21.2.2前缘增升装置的种类51.3 国内外研究状况71.4课题研究方法92 算法介绍112.1 计算软件介绍112.1.1 ICEM112.1.2 FLUENT122.2 流体力学基本方程142.3 湍流模型152.3.1 湍流数值模拟方法152.3.2 质量平均的流动控制方程172.3.3 S-A模型182.4 边界条件202.4.1 远场边界条件202.4.2 无滑移壁面边界条件212.4.3 对称边界条件
12、212.5 有限体积法222.5.1 控制方程标准形式222.5.2 空间离散格式242.5.3 时间离散格式262.6网格生成263 流场计算283.1 网格生成283.1.1 堵齐缺口的外形283.1.2 留有缺口的外形313.2 FLUENT计算参数设定323.3 计算过程323.4计算结果分析33结论36致 谢37参考文献381 绪论1.1 选题背景及目的近年来，大型飞机研制的工作正引起国家的高度重视与关注。据波音公司预测，中国民航市场未来20年将需要2300架喷气式飞机，价值高达1830亿美元。面对如此巨大的市场，中国航空工业应有所作为。另一方面，长期以来我国军队始终缺少足够数量的大
13、型运输机，尤其是拥有自主知识产权的大型运输机，进而影响到一系列机种的开发和研制。中国民航市场的巨大需求以及中国军队大型运输机的匮乏迫切要求我国自行研发具备自主知识产权的大型飞机。二零零七年三月大飞机项目的正式立项以及二零零八年五月中国商用飞机有限责任公司的成立，标志着作为建设创新型国家标志性工程的我国大型飞机研制项目已正式起步。对于大型飞机而言，包括襟翼、副翼在内的高升力增升系统，是研究设计大型民用和军用飞机的关键技术之一。举例而言，对于普通的大型双引擎运输机，在同一迎角下升力增加0.1，相当于进场姿态减小10 ，对于给定的后体着陆角，即可缩短起落架而使飞机重量减少635kg；在同一进场速度下，最大升力系数增加1.5%，相当于载
