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1、低雷诺数翼型的外r形设邛l空气动力学学报2014年第三期1优化目标分析气动外形优化设计的目的在于实现翼型良好的气动效率，满足飞行器的性能需求。航时和航程是飞行器设计中考虑的重要问题，也成为翼型气动优化的重要目的。从航时角度考虑，亚跨声速内飞行的飞机，在最佳续航和升阻比最大状态下的航时最长:12 。因此传统高雷诺数翼型气动优化的目标是获取升阻比最大的翼型。而对于低雷诺数条件内的飞行器，翼型气动外形优化目标从功率因子方面考虑有利于实现航时延长的目的。升阻比K = CL / CD与功率因子PI = C 1.5L/CD从公式形式接近，实际中，翼型升阻比最大时的功率因子不一定最大， 反之也成立。图1显示
2、的是Sd7032 翼型在雷诺数3.85 X 105条件下，升阻比和功率因子随迎角变化的情况。式中，w是飞机飞行总质量，P为来流密度，S为机翼面积，并定义功率因子PI=C1. 5L/CD。式中翼载荷W/S固定时,PI越大,飞行器功耗越小,飞行时间越长,这对希望延长航时的现代小型长航时无人机具有积极作用O因此,低雷诺数翼型的气动优化从功率因子角度考虑能获得满足低速小型飞行器航时性能要求的优化翼型O2数值计算方法低雷诺数条件下,绕翼型的流动常在逆压梯度的影响下出现分离,并伴随层流或湍流分离泡的产生和附着,分离泡区域的大小比例在不同的雷诺数下不尽相同34,14,使得翼型的流场变得极为复杂。通过数值计算
3、的方法模拟求解低雷诺数翼型的气动特性,需要准确捕捉以上现象并进行细致的分析,XF0IL程序恰好满足了要求,计算数据有效,并有广泛使用。XF0IL由美国MIT的MarkDre1a博士编写15,针对低雷诺数条件下翼型的数值模拟而专门开发的流场求解的开源程序,是国外进行低雷诺数翼型计算的主要工具,其准确性和可靠性在多篇文献中都得到验证应用,多年来该程序得到不断改进并宀兀善。国外文献6,16、国内文献34使用的数值模拟求解器是XF0IL,文献:4对其计算的准确性进行了专门验证。作者使用XF0IL前也对其进行了验证,计算了文献4的算例并进行对比,还通过文献17计算了其中的EPP1er387翼型的气动性能
4、并与风洞试验结果进行对比,结果表明,XF0IL数值计算的数据比较准确地反映了真实流场中翼型的气动特性。3翼型参数化方法研究翼型的参数化描述方法包含多项式拟合法和解析函数线性叠加法等多种方法,如引言中提及的方法。本文选取国内外广泛使用的HiCkSHenne型函数和ParSeC方法对低雷诺数翼型进行参数化研究。31HiCkSHenne型函数参数化研究HiCkSHenne型函数18适合对任何翼型进行参数化描述,直观并易于控制。然而原始的HiCkSHenne型函数的函数项中没有对翼型尾缘占八、的控制函数,使翼型尾缘部分参数化空间得不到拓展,影响优化翼型质量11。要解决此问题,理论上使用无限多的型函数对翼型进行控制即可,但产生的计算量常大,且效果并不突出O文献3和文献11对HiCkS
