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水陆两栖飞机静水面高速滑行性能数值计算与试验分析

李新颖 曹楷 吴彬 王丽丽

李新颖, 曹楷, 吴彬, 王丽丽. 水陆两栖飞机静水面高速滑行性能数值计算与试验分析[J]. 气体物理, 2019, 4(4): 56-62. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.0781
引用本文: 李新颖, 曹楷, 吴彬, 王丽丽. 水陆两栖飞机静水面高速滑行性能数值计算与试验分析[J]. 气体物理, 2019, 4(4): 56-62. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.0781
LI Xin-ying, CAO Kai, WU Bin, WANG Li-li. Numerical Calculation and Test Analysis of High Speed Taxiing Performance of Amphibious Aircraft on Calm Water[J]. PHYSICS OF GASES, 2019, 4(4): 56-62. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.0781
Citation: LI Xin-ying, CAO Kai, WU Bin, WANG Li-li. Numerical Calculation and Test Analysis of High Speed Taxiing Performance of Amphibious Aircraft on Calm Water[J]. PHYSICS OF GASES, 2019, 4(4): 56-62. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.0781

水陆两栖飞机静水面高速滑行性能数值计算与试验分析

doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.0781
详细信息
    作者简介:

    李新颖(1988-)男, 本科, 工程师, 主要研究方向为水动性能设计.E-mail:Harrison_LXY@126.com

  • 中图分类号: V271.5

Numerical Calculation and Test Analysis of High Speed Taxiing Performance of Amphibious Aircraft on Calm Water

  • 摘要: 针对水陆两栖飞机静水面高速滑行过程的运动响应大、流场强非线性等问题,提出了一种基于传统动网格技术的"状态预估——精确计算"的数值模拟方法:通过求解Reynolds平均N-S方程结合运动方程来模拟飞机静水面滑行时的流场特征和运动特性,数值模拟方法为隐式有限体积法,湍流模型采用k-ω(SST Menter)结合壁函数进行处理,自由液面捕捉采用VOF方法;数值计算时,首先采用粗网格对简化后的飞机在不同航速下的姿态和升沉进行快速预估,再将飞机置于预估状态下进行精确网格划分,最后进行精确数值计算分析.为了验证数值模拟结果的正确性,在物理水池中进行了静水拖曳试验,将数值计算结果与试验结果进行对比分析可得:数值计算与水池试验的流场特征吻合,且阻力、姿态和升沉的计算精度达到90%,验证了数值模拟方法的可行性.

     

  • 图  1  轻型水陆两栖飞机示意图

    Figure  1.  Light amphibious aircraft

    图  2  单船身示意图

    Figure  2.  Amphibious aircraft hull

    图  3  粗网格示意图

    Figure  3.  Coarse grids

    图  4  状态预估结果

    Figure  4.  State prediction results

    图  5  状态预估流场示意图(Fr=2.288)

    Figure  5.  Flow field of state prediction(Fr=2.288)

    图  6  精确网格示意图

    Figure  6.  Fine grids

    图  7  精确计算结果

    Figure  7.  Accurate calculation results

    图  8  流场示意图(Fr=0.572)

    Figure  8.  Flow field(Fr=0.572)

    图  9  流场示意图(Fr=0.686)

    Figure  9.  Flow field(Fr=0.686)

    图  10  流场示意图(Fr=0.801)

    Figure  10.  Flow field(Fr=0.801)

    图  11  流场示意图(Fr=0.915)

    Figure  11.  Flow field(Fr=0.915)

    图  12  流场示意图(Fr=1.030)

    Figure  12.  Flow field(Fr=1.030)

    图  13  流场示意图(Fr=1.144)

    Figure  13.  Flow field(Fr=1.144)

    图  14  流场示意图(Fr=1.258)

    Figure  14.  Flow field(Fr=1.258)

    图  15  流场示意图(Fr=1.373)

    Figure  15.  Flow field(Fr=1.373)

    图  16  流场示意图(Fr=1.602)

    Figure  16.  Flow field(Fr=1.602)

    图  17  流场示意图(Fr=1.831)

    Figure  17.  Flow field(Fr=1.831)

    图  18  流场示意图(Fr=2.059)

    Figure  18.  Flow field(Fr=2.059)

    图  19  流场示意图(Fr=2.288)

    Figure  19.  Flow field(Fr=2.288)

    图  20  模型水池试验示意图(Fr=2.288)

    Figure  20.  Tank test(Fr=2.288)

    图  21  数值计算与水池试验结果对比(姿态)

    Figure  21.  Comparisons of numerical results with tank test results(attitude)

    图  22  数值计算与水池试验结果对比(升沉)

    Figure  22.  Comparisons of numerical results with tank test results(heave)

    图  23  数值计算与水池试验结果对比(阻力)

    Figure  23.  Comparisons of numerical results with tank test results(resistance)

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出版历程
  • 收稿日期:  2019-06-20
  • 修回日期:  2019-06-27
  • 发布日期:  2019-07-20
  • 刊出日期:  2019-07-01

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