1.2  国内外研究现状

1.3  本文主要工作

本文主要工作是通过使用ProE绘图软件建立微型涡流发生器的三维模型，然后使用ANSYS ICEM CFD软件对其进行非结构网格的划分，运用Fluent中的大涡模拟方法进行数值计算，总结网格疏密度对计算结果的影响，并选取最优的计算网格。运用Tecplot观察流线图、压力分布图、速度分布图、涡量分布图等等，分析微型涡流发生器的数值模拟结果，在已知涡流发生器能够有效控制湍流边界层分离的前提下讨论其控制机理，为超音速飞行器的减阻降噪设计提供参考。

2  计算模型与理论

在涡流发生器对湍流边界层控制的研究中，涡流发生器与湍流边界层模型是两个非常重要的部分，其中涡流发生器因为其工作原理的不同可以分为很多种，而湍流模型又有不同的控制方程及模拟方法，本节将围绕这两个部分展开论述。源.自/751·论\文'网·www.751com.cn/

2.1  涡流发生器简述

2.1.1 涡流发生器分类

根据涡流发生器控制附面层分离情况，可以分为被动型和主动型。目前应用最为广泛的是固体式的被动型涡流发生器。此类涡流发生器安装在特定的位置，针对特定工况，可以很好的延缓湍流附面层的分离，从而起到增加升力或降低阻力的作用。但当不存在流动分离的情况下，被动式涡流发生器会增加形阻装置示意图见2.1。主动式涡流发生器是指在易产生流动分离区域前方一定距离处，安装管径、偏航角度β（与主流方向间夹角）、俯仰角度α、射流速度（与主流速度比值）的射管，装置示意图见图2.2。它与被动式涡流发生器最大的区别是在流动没有分离的情况下，被动式涡流发生器会增加形阻，而它则不会。然而，被动式涡流发生器构造简单，在工程上易于实现，且没有电源输入，安装也较为简单实用，目前,在工程中应用最为广泛。

根据涡流发生器的几何形状大小，可以分为传统涡流发生器（VG）、亚附面层涡流发生器（SBVG）和微型涡流发生器（MVG）。现有飞机上使用的涡流发生器均是外形尺寸较大，其高度大于等于当地边界层厚度的传统涡流发生器，对附面层分离控制的效果较好，但带来的附加阻力也相应的增加，特别是在非工作状态(附面层不分离)，产生较大的附加形状阻力，对飞机的整体飞行性能影响极大。然而，微型发生器是一种高度介于10%和50%之间的边界层厚度的装置，采用它延迟附面层的分离效果与普通涡流发生器效果相当，还能减少附加阻力。因此，微型涡流发生器渐渐进入人们的视野。本文所研究的涡流发生器仅是被动式微型涡流发生器，以下均简称为微型涡流发生器。