地效条件对naca0012翼型流动特性的影响分析(附件)【字数：15219】
摘 要摘 要 与传统的船舶和飞机相比，地效飞行器具有较高的优越性，它有安全性高、经济性高、运载效率高、隐蔽性好、适航性好和飞行速度快等方面的优点，在民用和军用两方面具有宽阔的前景，因此研究地效飞行器具有重大的意义，研究地效对翼型的流动特性影响便也有了重要意义。 本文首先介绍了翼型的类型特点及字母含义，接着介绍地面效应，然后自然引出地效飞行器，并对地效飞行器的特点及国内外发展历程作了简单的概述，同时指出目前存在的问题并作展望。 利用CFD数值模拟的方法，应用不可压缩Navier-Stokes流动方程，湍流项采用SpaIart-Allmaras模型，研究在雷诺数和攻角不变的情况下，地效飞行器的不同相对飞行高度（0.4、0.6、0.8、1、2）对NACA0012翼型的气动特性的影响，以及不同雷诺数对翼型的影响，得出相应的结论，将结论与文献资料相比，验证CFD的可靠性和优越性。关键词翼型；地面效应；地效飞行器；CFD数值模拟；升阻比
目 录
第一章 绪论 1
1.1 翼型的简介及研究意义 1
1.2 地面效应研究简述 2
1.2.1 地面效应的概念 2
1.2.2 地面效应的国内外研究现状 3
1.3 地效飞行器研究简述 4
1.3.1 地效飞行器的国内外发展状况 4
1.3.2 地效飞行器的特点 5
1.3.3 地效飞行器存在的问题 7
第二章 CFD理论基础 9
2.1 CFD介绍及发展历程 9
2.2 有限体积法 12
2.3 流动控制方程及湍流模型 13
第三章 地效条件对NACA0012翼型流动特性的影响分析 15
3.1网格的生成 15
3.2边界条件和参数设置 16
3.3计算结果与分析 16
3.3.1 不同相对飞行高度对NACA0012气动特性的影响 16
3.3.2 不同雷诺数对NACA0012气动特性的影响 21
总结 26
致谢 27
参考文献 28
第一章 绪 论
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
/> 1.1 翼型的简介及研究意义
在空气动力学中，翼型通常被理解为二维翼型，即翼型的外表面轮廓。它是飞机机翼的剖面形状，不同的翼型在飞行时会有表现出不同的气动特性，因此设计出高性能的翼型对飞行的性能有非常重要的影响。研究人员一直在不断地优化和改善翼型的设计，从各个方面来提高它整体的气动性能，其中最常见的方法就是使翼型能够尽可能的获得高升力，而要获得高升力，比较传统的方法是尽量使空气流过翼面时气流不发生分离，使它尽可能保持层流流动。近年来,随着对流体力学进一步研究，人们对翼面表面空气流动的分离进一步了解，发现分离流可以被控制和改善，通过这种手段，从而大幅度的提高升力。分离流是一种比较复杂的流动，它受粘性流动干扰比较大，分离面在一些流动中形成错综复杂的流动方式，自由剪切层无时无刻不在形成和发展，从而导致流场中旋涡的产生。人们通常设计高升力翼型时所遵循的基本思想是：尽量使气流沿翼面流动，使流体不发生流动分离；如果不能避免，那么尽量推迟流动分离，推迟流动分离的主要方法是通过合理的翼型几何形状的设计，从而使翼型表面上的空气流动顺着压力梯度。这也是一个新的空气动力学设计理念，这可以使翼型件实现高升力。
随着飞行器速度的增加，超临界翼型的流动速度可能超过当地声速。然后冲击波会出现在流动中，并可能导致流动分离，这使得阻力增加。因此，许多科研人员过去一直致力于翼型的研究，但是研究的工况都处于亚声速。但在60年代,英国的彼埃尔系列和室温惠特科姆发现有可能找到一个跨音速翼型有弱激波或者在流动中不产生激波。他们和荷兰光煜纽卡斯尔在“尖峰翼型”、“超临界”和“准椭圆翼型跨音速翼型的开发中做出了重大的贡献。超临界翼型的特点是头部相对丰满，上部表面相对平坦。其结果是，压力分布是平坦的，没有显着的峰，并可以缓慢地放缓到亚音速(或只有微弱的冲击)。有时，为了增加升力，翼型的下表面的后部是向内凹的，增加了这里的压力，会使上翼和下翼之间的压力差(载荷)增加。这种翼型被称为后加载翼型。同样，也有所谓的预装翼型。
具有超音速的超音速翼型，具有锋利的前缘，这样的翼型构造经常被用来减少流动中波所产生的阻力。由于飞机在高速范围内使用低速，机翼必须考虑到高低速特性，而超音速飞机机翼的使用可以通过后掠保持亚音速工作情况下的亚音速翼型前缘，所以大多数超音速飞机的头部是钝状的。超音速导弹主要用于超音速飞行，所以在导弹机翼上采用超音速机翼。常见的翼型有菱形、六面形和双凸面翼型，由上下两道圆弧组成。
目前全球有四大主要翼型：NACA翼型、DVL翼型、RAE翼型，ЦΑΓИ翼型，它们分别属于美国、德国、英国、苏联。不同的翼型中也存在不同的型号，飞行中表现出的气动特性和几何特性也差别很大，这些翼型可供研究人员自行选择。这四大翼型中，NACA翼型的资料相对完整，属于低速翼型，飞行器运用NACA系列的也较多。
NACA0012属于四位数翼型族，属于早期建立的一种低速翼型族，四位数中第一位数表明最大相对弯度，第二位数表明最大弯度位于机翼前缘的位置，最后两位数表明相对厚度，比如NACA0012翼型，12表示相对厚度为12%。NACA系列中还有其他翼型族：1族、5族、6族、7族、8族以及其他改动的翼型。5族翼型源于4族翼型，它的发现是以4族翼型为基础的，在它的基础上进行改良得到的。简单中线和S形中线是5族翼型的两种类型。它的厚度分布也一样，是由经验公式来确定的。6族翼型（也叫层流翼型）主要用在需要比较高的速度的机翼上，应用面比较广泛。它的前缘半径非常小，而且它的最大厚度位于翼型后面，这样设计具有很大的优点，能够减小流体与翼型间的摩擦阻力，获得更大的升力。这些翼型族是在一定的基础上修改后得到了，不但提升了飞机的机翼的整体的气动性能，更促进了新的换代产品的应运而生，对国际社会中飞机的机翼的研究有着很大的参考及对已有的飞机的机翼实施相应的改进的意义。
1.2 地面效应研究简述
目 录
第一章 绪论 1
1.1 翼型的简介及研究意义 1
1.2 地面效应研究简述 2
1.2.1 地面效应的概念 2
1.2.2 地面效应的国内外研究现状 3
1.3 地效飞行器研究简述 4
1.3.1 地效飞行器的国内外发展状况 4
1.3.2 地效飞行器的特点 5
1.3.3 地效飞行器存在的问题 7
第二章 CFD理论基础 9
2.1 CFD介绍及发展历程 9
2.2 有限体积法 12
2.3 流动控制方程及湍流模型 13
第三章 地效条件对NACA0012翼型流动特性的影响分析 15
3.1网格的生成 15
3.2边界条件和参数设置 16
3.3计算结果与分析 16
3.3.1 不同相对飞行高度对NACA0012气动特性的影响 16
3.3.2 不同雷诺数对NACA0012气动特性的影响 21
总结 26
致谢 27
参考文献 28
第一章 绪 论
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
/> 1.1 翼型的简介及研究意义
在空气动力学中，翼型通常被理解为二维翼型，即翼型的外表面轮廓。它是飞机机翼的剖面形状，不同的翼型在飞行时会有表现出不同的气动特性，因此设计出高性能的翼型对飞行的性能有非常重要的影响。研究人员一直在不断地优化和改善翼型的设计，从各个方面来提高它整体的气动性能，其中最常见的方法就是使翼型能够尽可能的获得高升力，而要获得高升力，比较传统的方法是尽量使空气流过翼面时气流不发生分离，使它尽可能保持层流流动。近年来,随着对流体力学进一步研究，人们对翼面表面空气流动的分离进一步了解，发现分离流可以被控制和改善，通过这种手段，从而大幅度的提高升力。分离流是一种比较复杂的流动，它受粘性流动干扰比较大，分离面在一些流动中形成错综复杂的流动方式，自由剪切层无时无刻不在形成和发展，从而导致流场中旋涡的产生。人们通常设计高升力翼型时所遵循的基本思想是：尽量使气流沿翼面流动，使流体不发生流动分离；如果不能避免，那么尽量推迟流动分离，推迟流动分离的主要方法是通过合理的翼型几何形状的设计，从而使翼型表面上的空气流动顺着压力梯度。这也是一个新的空气动力学设计理念，这可以使翼型件实现高升力。
随着飞行器速度的增加，超临界翼型的流动速度可能超过当地声速。然后冲击波会出现在流动中，并可能导致流动分离，这使得阻力增加。因此，许多科研人员过去一直致力于翼型的研究，但是研究的工况都处于亚声速。但在60年代,英国的彼埃尔系列和室温惠特科姆发现有可能找到一个跨音速翼型有弱激波或者在流动中不产生激波。他们和荷兰光煜纽卡斯尔在“尖峰翼型”、“超临界”和“准椭圆翼型跨音速翼型的开发中做出了重大的贡献。超临界翼型的特点是头部相对丰满，上部表面相对平坦。其结果是，压力分布是平坦的，没有显着的峰，并可以缓慢地放缓到亚音速(或只有微弱的冲击)。有时，为了增加升力，翼型的下表面的后部是向内凹的，增加了这里的压力，会使上翼和下翼之间的压力差(载荷)增加。这种翼型被称为后加载翼型。同样，也有所谓的预装翼型。
具有超音速的超音速翼型，具有锋利的前缘，这样的翼型构造经常被用来减少流动中波所产生的阻力。由于飞机在高速范围内使用低速，机翼必须考虑到高低速特性，而超音速飞机机翼的使用可以通过后掠保持亚音速工作情况下的亚音速翼型前缘，所以大多数超音速飞机的头部是钝状的。超音速导弹主要用于超音速飞行，所以在导弹机翼上采用超音速机翼。常见的翼型有菱形、六面形和双凸面翼型，由上下两道圆弧组成。
目前全球有四大主要翼型：NACA翼型、DVL翼型、RAE翼型，ЦΑΓИ翼型，它们分别属于美国、德国、英国、苏联。不同的翼型中也存在不同的型号，飞行中表现出的气动特性和几何特性也差别很大，这些翼型可供研究人员自行选择。这四大翼型中，NACA翼型的资料相对完整，属于低速翼型，飞行器运用NACA系列的也较多。
NACA0012属于四位数翼型族，属于早期建立的一种低速翼型族，四位数中第一位数表明最大相对弯度，第二位数表明最大弯度位于机翼前缘的位置，最后两位数表明相对厚度，比如NACA0012翼型，12表示相对厚度为12%。NACA系列中还有其他翼型族：1族、5族、6族、7族、8族以及其他改动的翼型。5族翼型源于4族翼型，它的发现是以4族翼型为基础的，在它的基础上进行改良得到的。简单中线和S形中线是5族翼型的两种类型。它的厚度分布也一样，是由经验公式来确定的。6族翼型（也叫层流翼型）主要用在需要比较高的速度的机翼上，应用面比较广泛。它的前缘半径非常小，而且它的最大厚度位于翼型后面，这样设计具有很大的优点，能够减小流体与翼型间的摩擦阻力，获得更大的升力。这些翼型族是在一定的基础上修改后得到了，不但提升了飞机的机翼的整体的气动性能，更促进了新的换代产品的应运而生，对国际社会中飞机的机翼的研究有着很大的参考及对已有的飞机的机翼实施相应的改进的意义。
1.2 地面效应研究简述
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