[发明专利]一种针对近地阶段飞机尾流的主动干预模拟实验方法

摘要

本发明公开了一种针对近地阶段飞机尾流的主动干预模拟实验方法。该方法是基于计算流体动力学方法的主动干预模拟实验方法，分为机体建模、主动干预设置、数值计算模型选择、数值模拟计算、网格划分和数值模拟结果对比分析；通过在机场跑道延长线上按一定规律布置干扰板阵列，能加快二次涡的形成和发展，从而有效破坏尾流主涡的结构，阻滞并削弱尾涡的切向湍流动能，诱导主涡结构失稳，产生路德维希相交不稳定性，使尾涡环量的消散速率提高15%，从而能有效削弱尾涡强度，降低飞机尾流对后机飞行安全的影响，提高终端区空管运行安全水平。以低成本和高可靠性的手段对近地尾涡进行人工干预，从而动态地缩减尾涡间隔，提升空管运行效率。

主权项

1.一种针对近地阶段飞机尾流的主动干预模拟实验方法，其特征在于，该方法是基于计算流体动力学方法的主动干预模拟实验方法，主动干预模拟实验方法分为机体建模部分、主动干预设置部分、数值计算模型选择部分、数值模拟计算部分、网格划分部分和数值模拟结果对比分析部分，其具体步骤如下：（1）、机体建模部分：采用ANSYS软件的SCDM模块建立典型的民航飞机机翼、尾翼比几何模型和地面干扰板模型；（2）、主动干预设置部分：ANSYS软件的SCDM模块在流场地面上，在跑道中线延长线的两侧对称地间隔加装干扰板进行主动干预，依据《ICAO附件14》和《ICAO 8168》中对跑道外侧障碍物高度的限制要求，对进近着陆阶段飞机与干扰板的碰撞风险和超障余度进行评估，确保飞行安全；（3）、网格划分部分：基于ANSYS软件的ICEM模块，采用六面体结构化网格、四面体非结构化和局部加密的分区网格划分方法，对于局部复杂的几何区域采用结构化和非结构化的混合网格，以提高网格质量；（4）、数值计算模型选择部分：采用RANS方法，采用S-A模型和RKE模型模拟尾涡流场的形成和卷起阶段；（5）、数值模拟计算部分：根据尾涡流场的特点，依据计算出的近场尾涡流场参数，采用流场区域的多阶段拼接计算方法，用于实现大尺度脱体尾涡流场的数值模拟实验；（6）、数值模拟结果对比分析部分：利用ANSYS软件的POST模块处理数值模拟的结果，提取尾涡涡量、尾涡变形、强度环量和尾涡高度四个参数，并根据这四个参数在没有干扰板和有干扰板影响下的变化情况的对比结果，来验证干扰板对尾流消散的影响。