贺阳映 ，马 勇 ，张 松 ，蔺世杰

帆翼是帆船帆板前进的动力源，其性能直接影响运动帆船帆板航行的速度（Parolini et al.，2005；Persson et al.，2017；Viola，2011）。帆板运动由冲浪运动演变而来（马勇 等，2013a；Ma et al.，2016），其比赛的基本航线可以分为梯形外绕航线和梯形内绕航线，整个航线涵盖了迎风、横风、顺风等多个航段（蔺世杰等，2017；马勇等，2013c），运动员需要进行调帆、换舷等操作来完成超越、绕标等动作（马勇等，2013a，2013c，2016）。在比赛中，不同航段中的每一次操作都会改变帆翼的攻角，而帆翼攻角的改变会影响帆翼的升力与阻力，因此，需要对不同攻角下帆板帆翼的空气动力性能进行研究（马勇等，2016；Ma et al.，2016）。对于奥运会级别的 Neil Pryde RS：X帆板，比赛中帆翼的攻角会主动调整或者受风作用改变，帆翼会发生形变，而帆翼外形的变化又影响帆翼空气动力性能，也就是帆翼与其周围流场会发生流固耦合（Fluid-Structure Interaction，FSI）作用（雷晓珊 等，2019；Augier，2012；Bak et al.，2013；Durand et al.，2014），因此，对于帆翼空气动力性能研究需要考虑FSI。

越来越多的学者利用计算流体动力学（Computation‐al Fluid Dynamic，CFD）的方法研究运动帆翼的气动特性（Parolini et al.，2005；Viola 2011；Lee et al.，2016；Persson et al.，2017）。在试验研究和求解Navier-Stokes方程数值模拟方面，Giacobone（2017）对“美洲杯”帆船在不同湍流模型（Spalart-Allmaras、k-ε、SSTk-ω）和不同网格下的升阻力系数、力矩系数进行了计算，并将计算结果与风洞试验结果进行对比。Nava等（2017）基于雷诺时均方程（Reynolds Averaged Navier-Stokes，RANS）和大涡模拟（Large Eddy Simulation，LES），对迎风条件下速度为7.4m/s、攻角为18.7°的美洲杯帆船前帆和主帆的空气动力性能进行了数值模拟，所得结果与已发表的试验数据吻合良好。在Neil Pryde RS：X级别帆板帆翼空气动力性能研究方面，在不考虑流固耦合情况下，何海峰（2012）和罗晓川（2012）基于RANS方法进行了不同攻角和不同风速下的数值模拟，发现帆翼的失速角为20°～30°之间，随着攻角的增加，帆面压力中心向前移动至帆翼前方约1/3处。……