自由液面对NACA0012翼型流体动力特性影响研究.pdfVIP

第

31

卷第

3

期水下无人系统学报Vol.31

No.3

2023

年

6

月JOURNAL

OF

UNMANNED

UNDERSEA

SYSTEMSJun.

2023

引用格式

刘钊,

黄闯,

杨昊,

等.

自由液面对NACA0012翼型流体动力特性影响研究[J].

水下无人系统学报,

2023,

31(3):

[]

365-372.

自由液面对NACA0012翼型流体动力特性影响研究

*

刘钊,

黄闯,

杨昊,

贺旭,

党建军

(西北工业大学

航海学院,

陕西

西安,

710072)

摘

要:

跨介质航行器在跨越水空介质运动时,

自由液面对航行器机翼有较大的影响,

为总体设计和航行控制

带来挑战。为了探究机翼从空中和水下远场接近自由液面过程的流体动力特性变化,

以NACA0012翼型为

例,

采用计算流体动力学方法,

基于流体体积多相流模型建立机翼从空中和水下接近自由液面的流场数值仿

真模型,

验证了模型的可行性,

研究了机翼工作在自由液面附近时的流体动力特性。结果表明:

机翼以正攻角

从空中远场接近自由液面的过程中,

阻力系数逐渐减小,

升力系数和升阻比都逐渐增大;

机翼从水下远场接近

自由液面的过程中,

升力系数和升阻比均逐渐减小,

当距离超过10倍弦长时,

阻力系数因兴波作用逐渐增大,

当距离小于10倍弦长时阻力系数则迅速减小。研究结果可为跨介质航行器的总体设计和航行控制提供参考。

关键词:

跨介质航行器;

自由液面;

流体动力特性;

机翼

中图分类号:

U661.1;

TJ630.2

文献标识码:

A

文章编号:

2096-3920(2023)03-0365-08

DOI:

10.11993/j.issn.2096-3920.202205010

Free

Surface

Effects

on

the

Hydrodynamic

Characteristics

of

NACA0012

*

LIU

Zhao,HUANG

Chuang,YANG

Hao,HE

Xu,DANG

Jianjun

(School

of

Marine

Science

and

Technology,

Northwestern

Polytechnical

University,

Xi’an

710072,

China)

Abstract:

When

a

transmedia

vehicle

moves

across

water

and

air

media,

the

free

surface

has

a

great

influence

on

its

airfoil,

which

brings

challenges

to

the

overall

design

and

navigation

control.

To

investigate

the

hydrodynamic

characteristics

of

an

airfoil

approaching

the

free

surface

from

the

far

field

in

the

air

and

water,

numerical

simulation

models

of

this

process

were

established

for

a

NACA0012

based

on

a

volume

of

fluid

multiphase

flow

model

using

computational

flui