基于浸入边界法的翼型俯仰振摆动态特性

来源：农业工程学报杂志2022年第2期北京时间：

作者：阚阚,李昊宇,吕品,徐宇航,郑源,徐辉,

摘要：为了探究翼型振摆运动时的动态特性以及升力波动形成机制，采用基于浸入边界法的自编求解器，对NACA0012翼型在1 000雷诺数作不同起始攻角、不同振摆频率、不同振摆幅值的俯仰振摆运动进行了直接数值模拟，并分析了升力系数的波动特性和其与流场演变的相关性。结果表明：翼型的高频振摆（2.92 Hz）较低频振摆（1.46 Hz）平均升力增加范围在5.2%～17.2%之间，且对于大初始攻角（15°）升力增加更为显著，增加17.2%；翼型振摆过程中升力系数的波动趋势主要受翼型俯仰振摆频率由1.46 Hz增加至2.92 Hz的影响，压力面的流动分离及尾缘处负压梯度回流引起尾缘旋涡卷起后脱落是引起翼型压力波动的主要原因，并且进一步导致了翼型整体升力出现幅值较大、频率高于3 Hz次频的波动。研究结果可为工程中风力机等流体机械翼型颤振引起的流动不稳定性研究提供理论参考和工程依据。

关键词：数值模拟, 幅值, 频率, 浸入边界法, 俯仰翼型, 升力系数