静态失速的动力学与特征时间尺度
流体动力学
2021-06-04 v1
摘要
翼型失速在安全高效升力面设计中起着核心作用。通常根据翼型攻角的非稳态变化率将静态失速与动态失速区分开来。尽管名称有一定误导性，发生静态失速的翼型的受力与流动发展是高度非定常的，且与动态失速的边界并未明确定义。我们通过实验研究了二维翼型在两种导致静态失速的机动下的受力：一种是以1.3e-4的折合俯仰率缓慢连续增大攻角，另一种是在0.04个对流时间内将攻角从14.2°阶跃增至14.8°。我们对这两种机动的多次重复系统量化了失速反应延迟。流动失速的起始以升力系数的明显跌落为标志。缓慢连续 ramp-up 机动的失速反应延迟不受叶片运动学影响，其发生直方图围绕32个对流时间呈正态分布。将该静态反应延迟与折合俯仰率在9e-4至0.14之间的动态 ramp-up 运动、以及较高雷诺数（可达1e6）下不同翼型的动态正弦俯仰运动的动态失速延迟进行比较。所有工况下的失速延迟均遵循同一幂律下降：从最稳态工况的32个对流时间降至折合俯仰率大于0.04时的渐近值3。静态失速在现象上与动态失速并无不同，仅是低俯仰率下失速的典型情形。基于我们的结果，我们建议传统静态失速角与静态载荷曲线的测量应采用折合频率约1e-4的连续均匀 ramp-up 运动进行。
引用
@article{arxiv.2102.04485,
title = {The dynamics and timescales of static stall},
author = {Sébastien Le Fouest and Julien Deparday and Karen Mulleners},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.04485},
year = {2021}
}