前掠翼周围的层流涡动力学

前掠翼在飞行器的气动性能方面具有独特优势。然而，此类机翼的低雷诺数特性此前尚未被探究。本文中，我们在基于弦长的雷诺数为 400 的条件下，对半展弦比 $sAR=0.5$ 至 2 的前掠翼上的层流分离流进行数值研究。前掠翼产生的尾流与后掠翼有显著不同。对于低展弦比前掠翼，由于翼尖涡诱导的强下洗效应，尾流保持定常。对于较大展弦比，下洗效应在机翼内侧区域减弱，使得非定常涡脱落得以发生。进一步增大展弦比可使大掠角机翼形成流向涡，从而稳定流动。前掠翼在高攻角下可比无掠翼和后掠翼产生更高的升力，代价是阻力较大。我们通过力元分析表明，前掠翼升力的增加归因于由翼尖涡诱导的下洗在机翼外侧区域维持的涡结构。当前发现增进了对前掠翼层流分离流中掠角效应的详细理解，并为高升力装置的创新设计提供思路。