降雨条件下飞机尾涡演化数值模拟研究
2021-05-06周金鑫陈迎春张泽宇潘卫军
南京航空航天大学学报 2021年2期
关键词:大气
周金鑫,陈迎春,2,李 栋,张泽宇,潘卫军
(1.西北工业大学航空学院, 西安710072;2.中国商用飞机有限责任公司, 上海200126;3.中国民航飞行学院空中交通管理学院, 广汉618307)
尾涡是飞机产生升力的副产品,是一对反向旋转的涡流。当后机遭遇前机的高强度尾涡时,会对其飞行姿态产生不可忽视的影响,如发生滚转,使其无法改出,这对处在起飞和降落阶段的后机来说是致命的。因此,尾流影响着机场容量与进近阶段的飞行安全[1]。国际民航组织规定了相对保守的尾流间隔,其制定依据主要是基于常见的气象条件对尾涡演化的影响规律,如中等或较弱强度的大气湍流和温度分层等干净大气条件。为了缩减尾流间隔,数值模拟方法被应用到尾涡演化的研究中,Gerz 等[2]在不同的速度分量方向采用不同的能谱来初始化湍流场,通过更换计算域尺寸及网格尺寸的方法来研究尾涡演化过程。Hennemann 等[3]基于大涡模拟结果提出尾涡变形与大气湍流等级和温度分层有关,也受到涡对的下降速度和涡核半径的影响,改变涡核尺寸直接影响尾涡强度的演化。Han 等[4]通过添加人工外部力的方法产生湍流初始场,并在此基础上研究尾涡的演化过程。林孟达等[5]采用自适应网格,基于大涡模拟研究了不同大气湍流强度和温度分层下的尾涡演变规律。可见,大气湍流和温度分层对尾涡演化有重要影响。然而,对于降雨等特殊的气象条件在尾涡演化中起到的作用,国内外的相关研究较少。……
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