冯浩燕

(中航工业直升机设计研究所，江西景德镇 333001)

0 引言

流体试验表明，当雷诺数Re大于临界值时，流动会出现一系列的复杂变化，最终导致流动呈无序的混乱状态。这时，即使是边界条件保持变化，流动也是不稳定的，速度等流动特性都随机变化，这种流场状态称为湍流状态。在绝大多数工程流动问题中，流体往往处于湍流状态，湍流特性在工程应用中占重要的位置，因此，湍流的研究要高度重视。通过对湍流现象的观测发现，湍流带有旋转流动结构，这就是所谓的湍流涡。流体流经物面某位置处，流体的动能可能降为零，同时由于逆压作用，流体回流使得边界层脱离物面，在主流冲击下流向下游，从而形成旋涡涡街。逆压和流体黏性是涡生成的必要条件。图1为冯·卡门实验测得的卡门涡街，很好地描述了这一现象。

图1 卡门涡街

在直升机上安装近似椭圆柱体形状的雷达，根据直升机的飞行速度及雷达特征外形尺寸估算，其工作雷诺数达到106数量级，所以雷达尾流区很可能有成对交替脱落的尾涡生成。交替脱落涡的生成对雷达的工程设计及安装有直接影响。首先，过大的交变载荷为强度设计增加了困难。另外，如果脱落涡频率和天线固有频率发生耦合，则会诱发强力有害的共振现象。同时，过大的交变载荷对全机的稳定性和操纵性也有不利影响。所以，对直升机机载雷达天线非定常气动特性进行数值模拟有很重要的工程应用价值。……