国际创新研究期刊》的研究在科学、工程和技术
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W。GiftonKoil拉吉1,T。AmalSeba托马斯2
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翼尖涡流紧密相关三维机翼诱导阻力。所以重要的是忽略了翼尖涡流为了降低诱导阻力。典型的运输机的阻力分解显示lift-induced阻力可以高达40%的总阻力巡航条件和80 - 90%的总阻力起飞配置。减少lift-induced拖动的方法之一是通过使用翼尖设备。通过应用抽象仿生原理鸟翼尖的羽毛,我们研究spiroid皮鞋,看起来像个扩展混合翼尖向上弯曲360度,形成一个大型刚性丝带。本文配置不同的机翼进行了研究。模型由波音- 737的机翼设计使用CATIA和spiroid小翼的设计和连接使用CATIA波音737的机翼。然后使用ICEM-CFD模仿翼是网状。网状模型会使用ANSYS分析流利。最后翼尖涡的衰减百分比计算使用分析结果。
关键字 |
| 漩涡,诱导阻力,Spiroid小翼、CATIA ICEM-CFD, ANSYS流利。 |
介绍 |
| 翼尖设备通常是为了提高固定翼飞机的效率。有几种类型的翼尖设备,尽管他们功能不同的礼仪,预期效果总是减少飞机的拖梢涡的部分恢复能量。翼尖设备还可以提高飞机处理特点和增强后飞机安全。 |
| 这些设备增加机翼的有效比例没有明显增加的翼展。的延伸跨度会降低lift-induced阻力,但会增加寄生阻力,需要增加机翼的强度和重量。在某种程度上,没有净效益进一步提高。可能还有运营考虑,限制允许的翼展。翼尖设备增加电梯时生成平滑的翼尖附近的气流穿过上层翼尖和减少lift-induced翼尖涡流造成的阻力,提高升阻比。这增加燃料效率驱动飞机和滑翔机越野速度增加,在这两种情况下增加范围。 |
| 在航空工程,减阻构成挑战,仍有改进的空间和创新发展。典型的运输机的阻力分解显示lift-induced阻力可以高达40%的总阻力巡航条件和80 - 90%的总阻力起飞配置。减少lift-induced拖动的方法之一是通过使用翼尖设备。通过应用抽象仿生原理鸟翼尖的羽毛,我们研究spiroid皮鞋,看起来像个扩展混合翼尖向上弯曲360度,形成一个大型刚性丝带。 |
| 从空气动力学家的角度来看,所有的翼尖设备背后的主要动机是减少lift-induced阻力。飞机制造商正面临越来越大的压力来提高效率由于经营成本上升,环境问题,这导致了一些创新发展为减少lift-induced阻力。几种不同类型的翼尖设备已经开发在这个追求效率和翼尖装置的选择取决于具体情况和飞机类型 |
| 翼尖涡流循环模式旋转空气留下了一个机翼产生升力。从每一个翼尖涡轨迹。翼尖涡流有时被命名后或lift-induced漩涡也因为他们发生点在翼尖。事实上,涡度落后在任何时候在机翼上电梯在不同地方知识最终卷成翼尖附近的大漩涡,皮瓣边缘的设备,或在其他突然改变机翼的平台。 |
| 翼尖涡流诱导阻力,向下运动的传授,基本三维升力产生的结果。仔细选择翼几何以及巡航条件,减小诱导阻力的设计和操作方法。 |
| 翼尖涡尾流的形成的主要组成部分。取决于周围空气湿度以及飞机的几何和翼加载,水可能凝结或冻结的核心漩涡,漩涡可见。 |
三世。小翼 |
| “小翼”一词曾用来描述一个额外的升力面在一架飞机上。小翼的另一个潜在的好处是减少翼尖涡流的强度,身后拖着飞机和对其他飞机构成危害。最小间距要求机场飞机操作之间在很大程度上是由这些因素。飞机重量进行分类(如。“光”、“重”,等等。),因为涡强度随着飞机升力系数,因此,相关的湍流在低速和高体重最大的。机翼的减阻允许起飞还可以减少所需的距离。 |
| 机翼和翼栅栏也提高效率减少涡干扰层流气流在机翼尖附近,由“移动”的交汇处低压(翼)和高压(翼)离机翼表面的空气。翼尖涡流产生湍流,原始的前缘翼尖向后传播和内侧。这个动荡脱层的气流一个小三角部分外翼,这破坏了电梯。栅栏/小翼驱动涡形成向上的地方离机翼表面,由于产生的漩涡的中心是现在的小翼。 |
| 翼减少翼尖涡流,压力之间的差异形成的双龙卷风飞机机翼的上表面,较低的表面上。高压低表面创建一个自然的气流,使其向上翼尖和卷发。当熊熊流绕流在飞机后面,形成涡流。这些歪曲事实的代表一个足够强的能量损失,翻转飞机,无意中遇到他们。机翼产生一个特别好的性能提升飞机通过减少阻力,略微减少,可以转化为更高的巡航速度。但大多数运营商利用减阻的节流恢复正常速度和燃料储蓄收入囊中。 |
四、仿生学从鸟类的羽毛翼尖小翼在飞机上 |
| 在这个手稿我们解决的问题lift-induced拖梢漩涡缓解通过观察自然的类似问题。鸟类的羽毛翼尖和多种形态的生物检查示例。它可以看到不同鸟类的羽毛翼尖弯曲起来,像传播之手的手指分开。这羽毛翼尖槽配置被认为减少lift-induced阻力由翼尖涡流引起的。塔克第一次显示这些提示槽的存在与否对阻力有很大影响的鸟类。他发现哈里斯鹰自由滑翔的阻力平衡在一个风洞显著增加尖槽被剪断时主要的羽毛。槽也似乎减少垂直涡扩散阻力,因为大翼展和其他不同的鸟与完整的尖槽没有完全占较低阻力。 |
| 值得一提的是,我们不使用任何小翼设计或优化标准在设计该spiroid小翼。相反,它是建立在一个启发式方法,通过分解两个机翼的翼尖,加入一个额外的水平段。为了抚平翼之间的过渡和spiroid小翼,加入部分添加一个小。然后,spiroid小翼是附加到干净的翅膀和一个广泛的运动数值模拟使用清洁翼和翼spiroid小翼。在这一点上,很明显,如果通过使用这个简单的仿生学方法我们能够获得一些好处lift-induced减阻,翼尖涡流强度降低和解除增强,该方法被证明是有价值的,并进一步翼尖值得进行设计和优化。 |
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诉有限跨度机翼的升力和阻力 |
| 有限的跨度机翼产生升力由于底面之间的压力不平衡(高压)和顶面(低压)。然而,作为一个产品的压差,交叉流组件的生成速度。翼下的高压空气流在皮鞋和试图取代低压空气的翅膀. .这些结构被称为翼尖涡流和高速度和低压力存在于他们的核心。这些漩涡产生一个向下的流动,称为向下运动,用w。这个向下运动倾斜自由流速度产生的影响当地相对风,这减少了攻角(α),每个机翼部分有效地看到;此外,它创建了一个组件的阻力,lift-induced阻力。 |
| 介绍lift-induced阻力的概念后,我们现在可以写的方程的总阻力翼作为寄生阻力之和(这基本上是皮肤摩擦阻力和压差阻力之和由于流动分离)和诱导阻力,或在无因次形式: |
| 光盘= CD0 + CDind (1) |
| 其中CD0是在零升力和阻力系数被称为寄生阻力系数,这是独立的电梯。右边第二项情商。(1)CDind lift-induced阻力系数,定义为 |
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| Eq。(2), CL机翼升力系数,基于“增大化现实”技术的机翼长宽比和e是奥斯瓦尔德效率因素(这是一个校正因子,占实际翼和理想的区别翼拥有相同的长宽比和一个椭圆升力分布)或翼展效率。情商,(2)可以写成 |
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| 我们已经取代了1 / K(πe AR),一个明显的因素取决于翼几何。用在情商Eq。(3)。(1)得到, |
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VI。翼选择 |
| 机翼选择我们的工作是波音737的机翼 |
| 飞机:波音- 737 |
| 翼展:28350毫米 |
| 翼锥度比:4.575 |
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七世。翼型的选择 |
| 根:b737a-il |
| 跨距中点:b737b-il b737c-il |
| 提示:b737d-il |
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| 计算步骤在这个项目由三个阶段组成。该项目将首先从几何预处理阶段的设置和网格生成。使用CATIA绘制的几何模型。ICEM CFD的啮合将生成。第二阶段由ANSYS使用有限体积方法计算模拟。最后是后处理阶段在机翼的气动特性。在小翼墙,然后逐步增加子弹形状的边界墙。分级功能方案将有助于减少计算时间。 |
| 将ANSYS数值模拟的网格完成后一代。ANSYS配方,边界条件,解决控制参数和材料属性定义。在指定的参数模型初始化。在初始化和迭代过程完成后停止计算。获得的结果将被检查和分析。 |
八世。翼造型和小翼 |
| 机翼设计使用的根和梢坐标与CATIA v5波音- 737飞机使用使用翼展和挤压。 |
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| 垫工具主要用于创建挤压特性。翅膀的所有模型都是使用垫挤压工具。翼端帆是用罗纹工具,飞机定义工具,工具,通货膨胀的工具,旋转工具,测量工具,和缩放工具。 |
| 一个¯·机翼设计通过使用catia v5软件。 |
| 一个¯·机翼的坐标导入到catia excel。 |
¯·那根和梢翼型连接使用命令多节固体 。 |
一个¯·那么小翼已经通过使用肋 在翼尖命令。 |
| 一个¯·然后从固体表面提取通过使用提取命令。 |
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测试区 |
一个¯·那么测试部分已用挤压 在翼命令。 |
一个¯·则由使用进口和出口 命令。 |
| ¯·那么设计保存在igs格式。 |
测试部分细节 |
| 入口面积285×106平方毫米 |
| 出口面积285×106平方毫米 |
| 长度15000毫米 |
| 测试区4275×109 mm3的体积 |
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| 使用ANSYS ICEM CFD网格是由。CAD图纸使用CATIA ICEM CFD进口。* stp的进口文件格式。中创建的部分几何相位。部分命名为进口,出口,墙,翅膀和身体。啮合使用非结构化四面体网格工具。然后解算器的选择和输出选项被转换为ANSYS排名格式和出口到*。它的格式。 |
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网的细节 |
| 元素的体积比 |
| 最小值:1 |
| 马克斯:6622.1 |
| 109555的节点数量 |
| 566429年的元素数量 |
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网的细节 |
| 元素的体积比 |
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X。数值结果与讨论 |
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习结论 |
| 在航空领域减少阻力是一个重大的挑战。典型运输机的阻力分解表明,lift-induced阻力可以化妆多达40%的总阻力在巡航条件和80 - 90%的总阻力起飞配置。在这减少诱导诱导阻力,我们使用spiroid小翼。如果升力阻力比增加阻力将减少在spiroid小翼的升力,阻力比率增加比没有小翼的翅膀所以spiroid小翼降低了漩涡。 |
引用 |
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