naca0024翼型的低速水动力特性分析(附件)【字数：15896】
摘 要摘 要本文主要对水翼在特定条件设定下，数值模拟出流场的分布，控制变量在不同攻角的设定下计算出生阻力系数分析比较，包括模型周围流场的分布，根据这些做翼型的水动力特性曲线，分析比较得出结论。在翼型的水动力方面进行研究，对水翼船的运行效率和安全性方面有很大意义。对翼型的研究主要有三种方法，试验研究、设计研究和数值模拟。作为新型研究方法——数值模拟也已日渐成熟，本文将采用此方法对NACA系列翼型进行研究。在翼型研究方面，过去传统的设计方法，需要进行大量的试验去佐证结论，因此工作经费昂贵，运行周期很长，对实际情况的模拟有限所以所获的数据也具有一定的局限性，这就迫使人们开发先进的计算机仿真模拟软件指导设计，避免试验研究所带来的研发周期长，费用昂贵等问题。本文以NACA0024翼型为研究对象，使用ANSYS中的ICEM工具对数据翼型进行网格划分。利用FLUENT软件，选择合适的湍流模型和速度耦合方法对建立的模型进行数值计算。通过控制变量的思想，设定来流速度稳定即相同的马赫数，采用不同的攻角，计算NACA0024翼型的流场分布，升阻力系数，包括压力分布。通过分析比较，得出最大的升阻比，最合适的冲角，并且与前人通过试验研究得出的成果进行比较，去探究流体计算力学在翼型研究方面的不足，并证明其可靠性。本文在翼型水动力方面的研究成果，为水翼船翼型的操纵方面包括水翼的设计提供参考。关键词 翼型；水动力特性；攻角；数值模拟；水翼船
目 录
第一章 绪 论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究意义 1
1.3 NACA系列翼型的国内外研究概况 2
第二章 翼型的研究方法和软件介绍 5
2.1 翼型的研究方法 5
2.1.1 试验研究 5
2.1.2 设计研究 6
2.1.3 数值模拟 6
2.2 计算流体力学(CFD)软件平台 7
2.3 ANSYS软件简介 8
2.4 本文的主要研究内容和方法 9
第三章 数值模拟计算 10
3.1 计算模型 10
3.2 计算区域和网格划分 11
3.3 计算参数和边界条件设置 13
3.3.1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
计算参数 13
3.3.2 边界条件设置 14
3.4 计算结果 15
3.4.1 NACA0024翼型的流场分布 15
3.4.2 NACA0024翼型的升阻力系数 19
3.4.3 NACA0024翼型的压力分布 23
结 论 28
致 谢 29
参考文献 30
第一章 绪 论
1.1 研究背景
目前对于NACA系列翼型的研究侧重放在航空航天领域，处于邻先地位的也是针对航空航天方面的研究，但是翼型不仅仅局限于此，很多水力机械中也应用广泛，比如水力发电机械中发电机组的导叶轮研究，亦如轴流泵中的叶轮设计，都参考成熟的航空翼型，而本文重点分析NACA翼型在深浸水翼船中的应用。以往许多的研究单位都分析试验了许多翼型，如美国NACA空气动力实验室，苏联莫斯科流体动力研究、以德国哥丁根空气动力研究所[1]，但因为工作环境，流体条件，特别是马赫和雷诺数的差异，简单采用已有翼型在航空领域中的研究作为水翼船翼型，并不能充分发挥翼型的作用，并且对水翼船航行过程中的操作没有过多的参考价值。
水路运输是为目前三大体运输方式中兴起最早，历史最长的运输方式，而水路运输的发展却遇到瓶颈，在速度方面受到限制，在运输机械中能耗也作为重要的考虑因素成为人们所研究的内容，随之而带来的污染问题，也迫切需要我们解决，因此对发展新型高效便捷环保的水利运输机械——水翼船刻不容缓；为了，达到节能减排的目标，对船体性能方面要求越来越高，水翼作为船体性能的核心部件，然而国内外对翼型的研究过多的在于航空航天领域，有着丰富的理论基础和实验经验，在水翼领域却捉襟见肘，因此本文对翼型的水动力特性进行分析希望能对未来在水翼方面的研究提供参考价值。
1.2 研究意义
随着城市建设的发展，地方资源的调配和取用是新时代的基本特征，所以物流交通越来越受到重视，便捷高效也是人们一直以来所追求的目标，陆地资源的占用却是越来越紧张，陆地有铁路运输，航空有飞机航运，这两方面的发展从运输网上看，从性能和服务效果各方面都已经很完善，而水路运输却一直没有质感的飞跃。船运的主要问题暴露在运输周期太长，资源消耗太大，排放污染太重，所以迫切需要对船体性能做质感的建设提升，而船体能有水翼的辅助，性能能有很大的改善。除此以外，因为水翼船的速度大，可以在军用捍卫水域领土，或者救援治疗方面有一定的帮助。这一切对取决于对船体改善方面的核心部件水翼的研究；当然，对于水翼技术有别于航空领域，流体介质本事存在很大的差异，所以国内外水翼船的发展，应当根据各自地区水域的具体条件，针对使用要求，注意地理环境，研究设计出最理想，又具有不同特色的水翼船。从上世纪中旬陆续设计完成了，应对不同水域民用和军用的各种型号的水翼船，并且也都逐渐进入成熟产品的批量生产流程，但是随着计算机的发展和流体力学计算方法的进程突飞猛进，这种新兴的研究方法有必要再对于水翼的设计做优化，特别是实际运行过程中对水翼冲角的改变对船体性能改善方面提供一定的理论支持。这也是一直以来对要求水翼船高速航行时的理论需求，因此，我们有必要对翼型进行水动力特性研究，为水翼船的翼型设计提供参考依据，对提高水翼船性能有着重要的意义。
1.3 NACA系列翼型的国内外研究概况
关于翼型的研究始初是针对飞行器的需求，在航空航天领域研究颇深，从上世纪中旬五六十年代的时候，陆续有人在翼型方面建立独树一帜的科研地位。NACA系列翼型也从此慢慢建立起来。近年来，对于流体力学科学的建立，越来越多的人对翼型在水利方面的应用有了兴趣，但由于航空航天领域对于翼型的研究已经渐趋成熟，而水力机械方面的翼型应用研究很少，所以很多人对翼型在水力机械中的设计应用都直接参考参考航空航天的研究成果。
在翼型的气动力特性分析方面，D. Poirel,Y. Harris,A. Benaissa.Show more等[2]在2007年11月研究了在过度雷诺数工况下翼型在连续振荡下的风洞试验模拟。据了解，这是与公共文献中系统研究和报告的低Re值相关的气动极限周期振荡（LCO）的第一次。本工作仅涉及翼型件的运动，结构刚度随弹性轴的位置而变化；还简要讨论了其他参数，如表面粗糙度，湍流强度和初始条件，结合俯仰测量，还使用位于尾迹中的一个和弦尾部的距离处的热线风速记录流动。观察到，对于基于和弦的雷诺数的有限范围为4.5×104≤Re≤1.3×105，稳态自持振荡。研究结果表明，层流分离在振荡中起作用，无论是以后缘分离的形式还是由于层流分离气泡的存在。
目 录
第一章 绪 论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究意义 1
1.3 NACA系列翼型的国内外研究概况 2
第二章 翼型的研究方法和软件介绍 5
2.1 翼型的研究方法 5
2.1.1 试验研究 5
2.1.2 设计研究 6
2.1.3 数值模拟 6
2.2 计算流体力学(CFD)软件平台 7
2.3 ANSYS软件简介 8
2.4 本文的主要研究内容和方法 9
第三章 数值模拟计算 10
3.1 计算模型 10
3.2 计算区域和网格划分 11
3.3 计算参数和边界条件设置 13
3.3.1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
计算参数 13
3.3.2 边界条件设置 14
3.4 计算结果 15
3.4.1 NACA0024翼型的流场分布 15
3.4.2 NACA0024翼型的升阻力系数 19
3.4.3 NACA0024翼型的压力分布 23
结 论 28
致 谢 29
参考文献 30
第一章 绪 论
1.1 研究背景
目前对于NACA系列翼型的研究侧重放在航空航天领域，处于邻先地位的也是针对航空航天方面的研究，但是翼型不仅仅局限于此，很多水力机械中也应用广泛，比如水力发电机械中发电机组的导叶轮研究，亦如轴流泵中的叶轮设计，都参考成熟的航空翼型，而本文重点分析NACA翼型在深浸水翼船中的应用。以往许多的研究单位都分析试验了许多翼型，如美国NACA空气动力实验室，苏联莫斯科流体动力研究、以德国哥丁根空气动力研究所[1]，但因为工作环境，流体条件，特别是马赫和雷诺数的差异，简单采用已有翼型在航空领域中的研究作为水翼船翼型，并不能充分发挥翼型的作用，并且对水翼船航行过程中的操作没有过多的参考价值。
水路运输是为目前三大体运输方式中兴起最早，历史最长的运输方式，而水路运输的发展却遇到瓶颈，在速度方面受到限制，在运输机械中能耗也作为重要的考虑因素成为人们所研究的内容，随之而带来的污染问题，也迫切需要我们解决，因此对发展新型高效便捷环保的水利运输机械——水翼船刻不容缓；为了，达到节能减排的目标，对船体性能方面要求越来越高，水翼作为船体性能的核心部件，然而国内外对翼型的研究过多的在于航空航天领域，有着丰富的理论基础和实验经验，在水翼领域却捉襟见肘，因此本文对翼型的水动力特性进行分析希望能对未来在水翼方面的研究提供参考价值。
1.2 研究意义
随着城市建设的发展，地方资源的调配和取用是新时代的基本特征，所以物流交通越来越受到重视，便捷高效也是人们一直以来所追求的目标，陆地资源的占用却是越来越紧张，陆地有铁路运输，航空有飞机航运，这两方面的发展从运输网上看，从性能和服务效果各方面都已经很完善，而水路运输却一直没有质感的飞跃。船运的主要问题暴露在运输周期太长，资源消耗太大，排放污染太重，所以迫切需要对船体性能做质感的建设提升，而船体能有水翼的辅助，性能能有很大的改善。除此以外，因为水翼船的速度大，可以在军用捍卫水域领土，或者救援治疗方面有一定的帮助。这一切对取决于对船体改善方面的核心部件水翼的研究；当然，对于水翼技术有别于航空领域，流体介质本事存在很大的差异，所以国内外水翼船的发展，应当根据各自地区水域的具体条件，针对使用要求，注意地理环境，研究设计出最理想，又具有不同特色的水翼船。从上世纪中旬陆续设计完成了，应对不同水域民用和军用的各种型号的水翼船，并且也都逐渐进入成熟产品的批量生产流程，但是随着计算机的发展和流体力学计算方法的进程突飞猛进，这种新兴的研究方法有必要再对于水翼的设计做优化，特别是实际运行过程中对水翼冲角的改变对船体性能改善方面提供一定的理论支持。这也是一直以来对要求水翼船高速航行时的理论需求，因此，我们有必要对翼型进行水动力特性研究，为水翼船的翼型设计提供参考依据，对提高水翼船性能有着重要的意义。
1.3 NACA系列翼型的国内外研究概况
关于翼型的研究始初是针对飞行器的需求，在航空航天领域研究颇深，从上世纪中旬五六十年代的时候，陆续有人在翼型方面建立独树一帜的科研地位。NACA系列翼型也从此慢慢建立起来。近年来，对于流体力学科学的建立，越来越多的人对翼型在水利方面的应用有了兴趣，但由于航空航天领域对于翼型的研究已经渐趋成熟，而水力机械方面的翼型应用研究很少，所以很多人对翼型在水力机械中的设计应用都直接参考参考航空航天的研究成果。
在翼型的气动力特性分析方面，D. Poirel,Y. Harris,A. Benaissa.Show more等[2]在2007年11月研究了在过度雷诺数工况下翼型在连续振荡下的风洞试验模拟。据了解，这是与公共文献中系统研究和报告的低Re值相关的气动极限周期振荡（LCO）的第一次。本工作仅涉及翼型件的运动，结构刚度随弹性轴的位置而变化；还简要讨论了其他参数，如表面粗糙度，湍流强度和初始条件，结合俯仰测量，还使用位于尾迹中的一个和弦尾部的距离处的热线风速记录流动。观察到，对于基于和弦的雷诺数的有限范围为4.5×104≤Re≤1.3×105，稳态自持振荡。研究结果表明，层流分离在振荡中起作用，无论是以后缘分离的形式还是由于层流分离气泡的存在。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jtgc/cbyhy/41.html
