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本文基于正常式布局及其三翼面布局战斗机,对现代战斗机气动力设计广泛应用的方法进行研究和探讨,包括风洞实验、流态显示实验和数值模拟三个方面。重点在讨论结合流态、气动力实验利用数值模拟计算分析战斗机的气动性能,进一步探讨一种实用的综合设计准则。 一、实验研究的内容有如下三点: 1.实验模型是正常式布局及其三翼面布局战斗机,三翼面布局战斗机是在正常式布局战斗机上加装一小鸭翼,其他不做变化。 2.模型的水洞实验研究。通过染色液视踪技术研究集中涡随迎角的发展和破裂特性及其流动机理。结合该模型的风洞实验,表明旋涡破裂是大迎角升力系数和俯仰力矩系数突然降低的主要原因。 3.模型的风洞实验研究。通过测力实验得出随迎角变化两个模型的升力、阻力和俯仰力矩变化曲线,分析气动力特性。 二、数值模拟研究的内容主要有如下三点: 1.数学建模。本文用UG进行建模,UG的曲面和曲线功能极其适用于战斗机的表面曲面的建立。限于计算机内存的制约,忽略了某些对全局影响很小的细节,比如翼尖的处理和机翼机身的光顺连接。这对计算结果会有一些影响,但是对于本文研究内容而言,这些影响是可以忽略的。 2.网格。网格用CFD软件自带前处理软件生成,它能高效的生成非结构网格,用这个网格生成工具可以很方便的生成本文使用的非结构网格。 3.数值模拟。数值模拟软件是某商业软件。这是因为此软件收敛迅速、界面人性化、结果准确而选择的。在研究离散格式、湍流模型等对计算结果的影响之后,选择了两种离散格式和两种湍流模型分别对流场进行模拟。 三、综合分析: 1.数值模拟和实验结果的对比分析验证。数值模拟对升力系数阻力系数的模拟已经可以在工程中应用,但是对俯仰力矩系数的模拟还不够准确,有待于进一步提高。 2.本文结合流态、数值模拟流动形态和实验结果给出数值模拟结果的修正系数,进而验证修正系数的准确性,最后给出设计准则和使用范围:对于战斗机改型,可以结合原有实验数据和基本流态分析,对数值模拟结果进一步处理得出合理准确的结果。对于新机设计,本方法也有减少实验时间和提高效率的用途。