小攻角下翼型分離流結(jié)構(gòu)的數(shù)值研究

     摘　要:利用FLUENT商用計算流體軟件對小攻角下（-4°～20°）NACA4415翼型的分離流結(jié)構(gòu)進行了數(shù)值模擬，計算中 方程采用二維穩(wěn)態(tài)分離解法的隱式解法；湍流模型選擇 模型；離散方法為二階迎風格式；壓力-速度耦合采用SIMPLE算法。成功的給出了翼型在小攻角下的靜壓分布、速度分布、升力及阻力系數(shù)曲線，對不同攻角下分離流動結(jié)構(gòu)進行了詳細的分析、比較，系統(tǒng)地給出了該翼型在分離繞流中的氣動力學參數(shù)，得出該翼型分離流動結(jié)構(gòu)隨攻角的變化特征。
    0.引言
    翼型繞流分離作為繞流中常見的問題之一，一直受到了廣大學者的關(guān)注，像換熱器中的擾流子、船用舵、螺旋槳的槳葉，風力機的葉片等均為翼型流動問題。本文采用數(shù)值模擬的方法給出了翼型在-4°～20°小攻角范圍下的靜壓分布、速度分布、升力及阻力系數(shù)曲線，總結(jié)了翼型分離流動結(jié)構(gòu)隨攻角的變化特征，為風力機翼型的氣動特性研究提供了理論基礎(chǔ)。
    1.控制方程
    湍流流動控制方程在任意曲線坐標系中可寫成無量綱矢量形式

     其中，對應(yīng)于連續(xù)方程、動量方程、能量方程、低雷諾數(shù)雙方程湍流模型共六個方程， 為坐標變換Jacobian行列式。Fi為對流通矢量， 為粘性矢量， 為源項， 是雷諾數(shù)。本文假定流場定常，翼型周圍工質(zhì)氣體不可壓縮，模型計算時，湍流模型采用 低雷諾數(shù)雙方程湍流模型，之所以選擇此模型是因為 模型有著計算量更少，邊界條件容易處理，又能適應(yīng)粗糙的初始湍流流場等優(yōu)點，計算翼型S809時也采用了該湍流模型,以上控制方程中考慮了可壓縮湍流的影響。
     2.網(wǎng)格生成與離散求解格式