航空声学引导风洞收缩段边界层修正的数值模拟和试验研究.PDF

第 卷 第 期 实 验 流 体 力 学 ， ２９ ３ Ｖｏｌ．２９Ｎｏ．３ 　 　 　 年 月 犑狅狌狉狀犪犾狅犳犈狓犲狉犻犿犲狀狋狊犻狀犉犾狌犻犱犕犲犮犺犪狀犻犮狊 ， ２０１５ ６ Ｊｕｎ．２０１５ 　 狆 　  文章编号： （ ） ： ／ １６７２９８９７２０１５０３００９３０６ 犱狅犻１０．１１７２９ｓｌｔｌ 　 ｙ 航空声学引导风洞收缩段边界层修正的 数值模拟和实验研究 ，， ， １２ １ １２ ２ ２ ２ 刘卫红 ，姚 磊 ，余永生 ，吕金磊 ，屈晓力 ，朱 博 　 　 （ 中国空气动力研究与发展中心 空气动力学国家重点实验室，四川 绵阳 ； 中国空气动力研究与发 １． ６２１０００ ２． 　 展中心 设备设计及测试技术研究所，四川 绵阳 ６２１０００） 　 摘要：根据数值分析得到的低速风洞收缩段边界层位移厚度分布通用曲线，针对航空声学引导风洞收缩段，推 　　 导得出收缩段边界层位移厚度分布曲线，并对收缩段型面进行修正设计，给出了修正前后的型面坐标偏差，设计加 工了试验件，并进行了收缩段修正前后流场的数值模拟和实验验证。数值模拟结果表明：尽管航空声学引导风洞 收缩段的边界层很薄，最大位移厚度只相当于试验段水力直径的０．５％左右，但修正效果明显。对于开口和闭口试 验段流场，在收缩段型面设计时考虑粘性影响，进行边界层修正，均可显著降低试验段的动压场系数；减小气流偏 角，提高试验段流场品质，有利于风洞部段的精细化设计。收缩段型面出口由于逆压梯度的存在，壁面速度过冲， 气流均匀性较差，但进入平直段后，动压不均匀度及气流偏角迅速下降，因此收缩段后 １６．７％长度的平直段对于改 善试验段流场品质很关键。在航空声学引导风洞上，采用移测架、皮托管和热线风速仪进行了修正前后收缩段、试 验段动压和速度值测量，测量结果也验证了边界层修正的效果，而且实测的边界层位移厚度与理论推导值吻合。 根据测量的收缩段内和出口的边界层速度分布，计算边界层位移厚度、动量损失厚度和形状因子，并据此判定，航 空声学引导风洞收缩段内的边界层流动保持层流状态，未发生层流到湍流的转捩。 关键词：收缩段；边界