后掠栅格翼不同马赫数下气动特性研究

陈　阳，马贵春，王　博

（中北大学 机电工程学院，山西 太原　030051）

后掠栅格翼不同马赫数下气动特性研究

陈阳，马贵春，王博

（中北大学 机电工程学院，山西 太原030051）

为了栅格翼能更好地得以应用及发挥更优的气动性能，减小栅格翼的阻力系数，提高栅格翼升阻比成为栅格翼的研究重点，文章在基于前人对栅格翼优良结构和减阻方案探索的前提下，建立了在GI模型的基础上将栅格壁前缘和后缘进行了削尖的模型（GI-S）及在GI模型基础上前缘后掠且削尖的模型（GISB-S），并分析不同马赫数下的气动性，结果表明：GI-S升阻比最大，表现出最好的气动特性。

栅格翼；前缘后掠；削尖；气动特性

1　研究模型

图1　（a）GI-S模型

图1　（b）GISB-S模型

GI-S模型是在GI模型的基础上将栅格壁前缘和后缘进行了削尖，GISB-S模型是在GI-S模型基础上的前缘后掠。尖角夹角为20°，其余栅格翼尺寸参数不变模型尺寸为整体后倾30°角，栅格高为11mm，宽度为3.86mm，栅格壁厚为0.34mm，如图1（a）、（b）所示。

2　网格的生成及计算

栅格翼模型包括框架、栅格壁，而栅格壁的结构形式具有多样化，比较复杂，利用GAMBIT非结构网格的优势，对模型进行非结构网格的划分，如图2（仅以GISB-S）所示。

图2　GISB-S模型网格示意图

3　计算结果及分析

图4　升阻比随马赫数变化

本次计算模型在来流速分别为0.5Ma、1Ma、2Ma、3Ma、4Ma，攻角α=8°时研究栅格翼的气动性能包括升力系数、阻力系数和升阻比，计算结果分别如图3、图4所示。阻比达到最小值0.3201；相比GI模型除了在2Ma时其余飞行速度升阻比均有明显提升。说明GISB-S模型通过将GI模型前缘后掠的基础上将栅格翼前后缘进行削尖处理对栅格翼的减阻和提升气动性能具有明显作用。但与GI-S模型相比，在约大于1.5Ma时，GI-S模型表现出更好的气动特性。

4　结论

通过CATIA三维制图软件完成了不同结构模式的栅格翼模型的设计。通过CFD软件仿真模拟，进行了在来马赫数为0.5Ma、1Ma、2Ma、3Ma、4Ma，后倾30°角时的气动特性的仿真计算。经过模拟分析发现：

（1）栅格翼削尖及后掠均在不同程度上提升栅格翼的气动特性。

（2）在阻力系数方面GISB-S反而增加了其阻力，但GI-S相比于GI模型有不错的减阻效果。

（3）在升阻比上，GI-S模型比其他两种模型表现出更好的气动特性。

GISB-S模型栅格翼升力系数曲线由0.5Ma～2Ma呈下降趋势，当来流马赫数为2时，栅格翼受到激波影响，栅格孔内激波相互交叉干扰，阻碍气流流通，产生气流壅塞，升

［1］谭献忠，邓帆，陈少松.翼面气动外形对栅格翼减阻的影响［J］.实验力学，2013，28（2）：255-260.

［2］邓帆，陈少松.栅格翼外形特征对减阻影响的研究［J］.实验流体力学，2011，25（3）：10-15.

［3］于勇.FLUENT入门与进阶教程［M］.北京：北京理工大学出版社，2008.

Research on Aerodynamic Characteristic Under Different Mach Number of Sweepback Lattice fin

CHEN Yang，MA Gui-chun，WANG Bo
（School of Mechanical and Electrical Engineering，Zhongbei University，Taiyuan，Shanxi 030051，China）

In order to grid fins can be better applied and get better aerodynamic performance，decrease of grid fin drag coefficient，improve the lift drag ratio of grid fin has been this research's focus，this paper，based on previous work of grid fin excellent structure and reducing resistance scheme to explore the premise，established a sharpened model（GI-S）and swept leading edge and sharpened model GISB-S based on the GI model，and analysis under different Mach number of gas dynamic grid fin，the results has shown that：GI-S lift to drag ratio exhibits a maximum，became the best dynamic characteristic.

lattice fin；leading edge sweep；fine away；aerodynamic characteristic栅格翼是一种较之传统翼不同的具有诸多优点的新型多面翼，但是栅格翼的阻力大是其主要缺点，也在一定程度上限制其应用。因此如何降低栅格阻力系数，增加升阻比成为了栅格翼研究的焦点。

TJ410.3

A

2095-980X（2016）04-0054-02

2016-03-15

陈阳（1989-），男，山东泰安人，硕士研究生，主要研究方向：航天飞行器结构设计与优化。