局部翼面运动对水翼水动力学特性的影响研究

符合水动力学特性的水翼可以在运动过程中产生较高的升力，大幅提升其水力性能。而边界层的分离发生在水翼上时将会产生失速，使水动阻力大大增加，从而失去水翼应用的初衷。为了达到良好的增升减阻效果，采用了在关键部位以运动表面代替固定表面的流动分离控制技术，基于隐式直接力浸入边界法，采用C++编程计算了流体与水翼的耦合运动。从升力系数、失速角推迟量和流场信息方面对比了运动表面的投放时机、投放位置、长度、运动速度等运动参数对水翼水力性能的影响。结果表明，局部运动位于翼型上表面后缘时，对流动分离控制和水翼水力性能的提升效果最好；运动表面向边界层注入的附加动量能有效减小流动分离，达到较好的增升减阻效果，但注入的动量也不是越大越好，局部运动的长度越长、速度越大，越容易形成大范围的低压区和正向漩涡，反而影响升阻比的提高或使失速角提前。从投放时机、长度、速度等方面综合考虑，对于该翼型，提升水力性能最佳的工况为攻角45°时，在上表面后缘投放相对长度为0.14，相对速度为3的局部运动；其次是攻角28°时，在上表面后缘投放相对长度为0.38，相对速度为1的局部运动。

Effect of local moving surface on hydrodynamic characteristics of hydrofoil