免费论文：鸭式布局大迎角下复杂涡系融合机理数值研究

由于鸭式布局在大迎角时具有优越的升力特性以及过失速机动能力，使其在近代先进战斗机布局中，得到广泛的应用。鸭式布局流场中涡系干扰是影响其气动特性的重要流动现象，因此其涡系发展过程及流动机理成为研究的一个重要方面。

本文对鸭式布局流场中涡系干扰进行简化，直接在流场中初始化一对同向旋转的Lamb-Oseen涡对，采用数值计算方法，在不同Re、初始涡核半径、初始分离距离及有无壁面情况下进行了双涡融合计算，所取得的主要成果如下：

1. 揭示了自由空间中同向旋转双涡融合的物理机制，以及影响双涡融合的因素。

自由情况下双涡仅仅互相围绕着对方旋转，直到最后融合。同向旋转涡对融合可分为四个阶段：第一个扩散阶段，对流交换阶段，第二扩散阶段，对称化阶段。在第一扩散阶段，扩散半径a的计算值和一个独立涡的理论变化情况相同。在第二阶段（对流阶段）内，双涡的分离距离线性减小，斜率为常数，而且这个数与雷诺数，且这个阶段的时间为常数。涡核半径越大，分离距离越小，双涡更早地结束第一扩散阶段，进入第二对流交换阶段，所以更早地融合。雷诺数越大，旋涡融合的越慢。对不等强度双涡融合，强度相同时，为完全融合。强度之比在0.7到0.9之间时，为部分融合，强度之比小于0.6时，弱涡被破坏，仅仅从弱涡里卷出涡量。三维双涡融合主要是受轴向施加的扰动所影响。

2.揭示了壁面对同向旋转涡对融合的影响规律。

壁面的存在会改变流场的速度分布，使得靠近壁面的速度分布要大于双涡上方远离壁面的速度分布，这样壁面会给双涡一个沿着壁面方向，靠近壁面流动方向的一个速度。在壁面的垂直方向，壁面本身对双涡没有作用，但是由壁面诱导的二次涡增强到一定阶段后，会给双涡一个远离壁面的速度。当双涡距离壁面较远时，壁面对双涡的融合基本没有影响；当双涡距离壁面的高度逐渐减小时，壁面的存在以及壁面诱导的二次涡会推进双涡之间的分离距离b，而且高度越小，分离距离减小的越快，从而双涡融合速度越快。

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