通过数值与解析方法研究翼型亚声速非定常载荷的阶跃响应空气动力学

本研究涉及使用近似的数值和解析公式生成空气动力学阶跃-导纳函数，以预测二维翼型在亚声速流中的非定常升力。攻角的阶跃变化和锐边阵风都被恰当地视为小扰动。新颖的贡献包括对计算模拟过程的系统分析以及对其结果的有效理论综合，提供了可靠的交叉验证。首先针对多个马赫数、攻角和翼型剖面，研究了通过计算流体动力学生成阶跃-导纳函数的良好实践。然后，通过推广适用于不可压缩流的现有函数，利用声波理论处理非环量气动载荷和 Prandtl-Glauert 相似律处理环量气动载荷，获得了此类阶跃函数的便捷解析近似。新提出了一个显式参数化公式，用于在无激波的情况下模拟后者作为马赫数的函数，同时有效地引入了阻尼谐波项以更好地近似前者。还推导了适当的解析表达式调谐，以模拟数值解，并成功地在计算流体动力学的视角下验证了叠加环量和非环量理论贡献的严谨性。最后，在一个一致的框架内，展示并针对所采用的物理和数学假设对结果进行了批判性讨论。