MÔ HÌNH MÔ PHỎNG HIỆU QUẢ CAO TRONG PHÂN TÍCH KHÍ ĐỘNG CỦA CÁNH MÁY BAY Ở SỐ REYNOLDS THẤP

Tóm tắt

Gần đây, rất nhiều nghiên cứu được thực hiện cho biên dạng cánh ở điều kiện số Reynolds nhỏ và số Mach lớn nhằm cải thiện thiết kế cho dạng máy bay hoạt động trên sao Hoả và tầng bình lưu của trái đất. Trong nghiên cứu này, các đặc tính khí động của biên dạng cánh điển hình, có tên gọi là cánh Ishii, được nghiên cứu bằng phương pháp số nhằm đánh giá các lực khí động và dòng chảy trên cánh tại các góc tấn và số Mach khác nhau. Để giảm thời gian tính toán, phương pháp trung bình theo Reynolds được sử dụng cho mô phỏng. Các kết quả mô phỏng được so sánh với thực nghiệm trước đây tại cùng điều kiện dòng chảy. Nghiên cứu này chỉ ra rằng mô hình mô phỏng cần thay đổi từ k-ω SST cho góc tấn dưới 8° sang mô hình k-ε cho góc tấn lớn hơn nhằm thu được kết quả chính xác. Khác biệt lớn nhất giữa kết quả thực nghiệm và mô phỏng dưới 9%. Để mở rộng kết quả nghiên cứu, đặc tính khí động được nghiên cứu cho góc tấn từ 0° tới 20° và số Mach giữa 0,2 và 0,8. Ảnh hưởng của răng cưa tại mép trước cánh tới đặc tính khí động cũng được khảo sát. Các kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng góc tấn với lực nâng lớn nhất khoảng 8° tại M = 0,2 và góc này tăng cùng số Mach. Tại góc tấn lớn, lực nâng của cánh giảm, nhưng hiện tượng thất tốc lớn không xảy ra. Nguyên nhân của hiện tượng này là do sự hình thành của vùng xoáy kín tại mép trước của cánh, điều này khác biệt so với mô hình cánh máy bay thông thường. Cánh với răng cưa ở mép trước giúp tăng lực nâng và chất lượng khí động cho góc tấn trên 8°. Kết quả của phép trực giao riêng phân chỉ ra rằng cấu trúc dòng chảy bất đối xứng với vùng xoáy lớn là cấu trúc đặc trưng của dòng chảy tại góc tấn lớn. Hình ảnh dòng chảy của các chế độ khí động, phân bố vận tốc, áp suất quanh mô hình được thảo luận.