基于EFFD方法的自然层流短舱优化设计

在设计短舱外罩型线时,希望尽可能使其表面边界层保持层流状态,以减小摩阻,提高有效载荷。理解边界层的转捩机制,并准确预估转捩发生的位置,有利于有效评估不同外罩型线设计方案。以巡航状态下3种不同外罩型线的通气短舱为研究对象,采用线性稳定性理论分析了边界层稳定性特征,并综合考虑T-S波和激波诱导分离泡这两种转捩机制,预测了不同外罩型线下短舱边界层的转捩位置。
结果表明,逆压梯度越大,T-S波越不稳定,流动分离的位置也越靠前。因此,设计时应尽可能保持大范围的顺压梯度并减小逆压梯度,这将有利于推迟转捩发生。此外,针对风洞实验中的短舱缩比模型,比较了预测的转捩位置与实验转捩位置,发现两者的转捩线在形态上非常一致,进一步证实了预测方法的有效性。