1.2 数值方法
采用NUMECA 商用软件包FINE/TURBO 进行数值计算。该软件采用时间相关法求解雷诺平均的N-S 方程,中心节点的有限体积法离散, 显式Runge-Kutta 法求解,全多重网格初场处理和多重网格迭代加速,以及低速流动的预处理技术等。
结构化网格由Auto Grid 模块自动生成。图2 给出计算域网格及翼型周围的局部放大图,计算域尺度为60 倍翼型弦长,翼型周围网格点数为275,网格总数约15万,Y+小于3。
计算域外边界设为远场条件,给定来流速度,静压和静温等,壁面为绝热无滑移条件。计算全局残差收敛到5 个量级以上。
湍流模型采用AGS 模型。
2. 计算结果及分析
2.1 计算结果确认
对DF-003-300-DU、DF-002-350-DU、DF-001-400-DU3个翼型在不同攻角下进行数值模拟,计算结果与实验数据进行对比, 如图3 所示, 其中“exp”表示翼型的实验数据,翼型名称表示模拟结果,以下各图相同。
从图3 可以看出,3 个翼型数值计算的升力系数与阻力系数与实验值趋势一致,大部分区域吻合良好,确认了线性段数值计算的可靠性;随着相对厚度的增大,数值模拟的结果与实验值的吻合度越来越低,这是由于选取了相对厚度较大的3 个翼型进行数值模拟,而大厚度翼型在CFD 计算又是一个难点,计算很难收敛,本文选用AGS 模型进行计算。在小攻角的工况下,AGS 模型能够得到与实验值较为一致的计算结果,这是由于在附着流中,转捩的经验计算式能够较为准确地预测转捩;随着攻角的增加,流动变为分离流,由于现有的转捩预测模型对分离流预测的并不理想,因此,数值计算值与实验值误差较大。同时,由于实验翼型表面粗糙度以及实验空气流场粘度、密度的影响等,使模拟结果与实验值之间会产生差别。