侧风干扰对涵道本体的气动特性研究
翼吊布局民机短舱位置气动影响
翼吊布局民机短舱位置气动影响张冬云;张美红;王美黎;向传涛【摘要】High bypass engines make the aircraft/engine close couple, resulting in deterioration of aerodynamic characteristic.The CFD has been used to simulate viscous flow over an isolated Through FlowNacelle(TFN),a wing-body configuration,and the wing-body-nacelle configuration of an airplane.Based on the CFD results,interference drag due to the nacelle installation has been obtained.By varying the forward and downward positions as well as the tilt and toe angles,the influence of different nacelle positions on lift and drag characteristic has been investigated to support the aerodynamic optimization of the nacelle position.%高涵道比发动机使得飞机/发动机近距耦合,造成气动力特性恶化.本文使用CFD方法对孤立通气短舱、某型民机机翼/机身组合体以及机翼/机身/短舱组合体构型进行黏性绕流数值模拟,分析流场特征,得出短舱安装干扰阻力水平;分别改变短舱安装的前伸量、下沉量、俯仰角、内撇角等参数,研究短舱不同在翼位置对高速巡航升阻特性的影响,支持短舱在翼位置气动优化.【期刊名称】《空气动力学学报》【年(卷),期】2017(035)006【总页数】6页(P781-786)【关键词】通气短舱;CFD方法;在翼位置;干扰阻力;升阻特性【作者】张冬云;张美红;王美黎;向传涛【作者单位】中国商飞上海飞机设计研究院,上海 201210;中国商飞上海飞机设计研究院,上海 201210;中国商飞上海飞机设计研究院,上海 201210;中国商飞上海飞机设计研究院,上海 201210【正文语种】中文【中图分类】V224+.2;V211.46涡扇发动机的布局主要有翼吊和尾吊两种形式。
侧风干扰对涵道本体的气动特性研究
2018年25期创新前沿科技创新与应用Technology Innovation and Application侧风干扰对涵道本体的气动特性研究崔剑飞，巩伟杰（深圳大学机电与控制工程学院，广东深圳518000）引言涵道风扇飞行器结构紧凑，噪声小等优点，并且使用范围已拓展至军事、民用和科研三大领域，其迅速发展和应用，已逐渐成为当今无人机领域的研发热点。
目前，随着国内外对于涵道风扇无人机的研究不断深入，对涵道风扇系统的气动特性和稳定性控制问题的研究也逐步展开，文献[1]对涵道飞行器的稳定性进行了深入研究，并且涵道飞行器的气动分析也比较成熟[2]。
现阶段对涵道飞行器的气动分析研究，处于涵道飞行器悬停状态或者前飞的状态[3，4]，并对倾转涵道飞行器倾转过程中的复杂流场分析[5，6]。
考虑到涵道风扇飞行器处于干扰的环境，比如有侧风/阵风存在的时候，对涵道飞行器的稳定性和机动性有较大的影响。
基于CFD 数值模拟涵道风扇飞行器在前飞过程中受侧风的影响，涵道的气动布局对涵道飞行器稳定性的影响，为涵道风扇飞行器在不同环境下抗干扰能力和快响应奠定了研究基础。
1涵道气动布局本文网格采用结构网格和非结构网格的网格组装形式，翼型采用升阻比较大的平凸翼CLARK-Y ，基于fluent 的非定常数值计算，湍流模型采用k-epsilon RNG 模式，并且考虑涡流（Swirl Dominated Flow ）的影响，采用滑移网格的模式进行数值分析。
基准模型中定义的流速度10m/s ，侧风干扰速度为5m/s ，压力出口。
涵道风扇的侧风影响及攻角的定义如图1所示。
图1涵道风扇侧风干扰定义2侧风对涵道本体的气动影响小型涵道飞行器处于侧风的干扰环境中时，涵道风扇飞行器处于螺旋桨的吸流、前方流和侧风干扰的复杂流场中，这将会影响涵道飞行器的稳定性和机动性。
图2，3所示为涵道飞行器在流不变的情况下，无侧风摘要：针对侧风干扰对涵道风扇稳定性影响，基于Fluent 软件对涵道风扇飞行器在前飞状态下受侧风干扰的数值模拟。
涵道螺旋桨气动特性数值模拟
涵道螺旋桨气动特性数值模拟佚名【摘要】以某涵道螺旋桨为研究对象，利用动量理论分析了孤立螺旋桨和涵道螺旋桨产生不同拉力的原因；同时利用SST k－ω湍流模型，采用三维Navier-Stokes方程，利用滑移网格模型，通过数值模拟分别计算了孤立螺旋桨与涵道螺旋桨的复杂流动，分析它们在不同转速下，拉力系数、功率系数和效率的差异。
分析表明，加上涵道以后，有效抑制了螺旋桨桨尖涡，减少了能量损失。
在相同转速下，总拉力系数增加23％，涵道螺旋桨的拉力系数与功率系数的比值比孤立螺旋桨的高出40％，效率显著提高，同时需用功率系数也略有增加，约0．05，结果与理论分析相吻合。
%Taking a ducted fan rotor as the study object,the reasons why open rotor and ducted rotor produce different lift were researched through the momentum theory.At the same time,the three-dimensional Navier-Stokes equations and SST k-ωturbulence model were used to simulate the complex flow around the open and ductedrotor,which was based on the sliding mesh method.It also analyzed their differences in lift coefficient,power coefficient and efficiency at different rotating speed.The duct restrains tip vortexes and reduces energy wastage markedly,which make the lift coefficient increase 23%and the radio of lift and power coefficient augment 40%.Efficiency is obviously improved and the required power coefficient is slightly increased to 0.05.The results coincide with the theoretical analysis.【期刊名称】《国防科技大学学报》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】5页(P31-35)【关键词】孤立螺旋桨;涵道螺旋桨;气动特性;数值模拟;滑移网格模型【正文语种】中文【中图分类】V221.3近年来，材料、控制、流体力学等领域的快速发展，促使无人飞行器成为一个热点研究领域，世界各个国家均已开展了相关的研究与试验。
不同侧风下的汽车气动特性模拟研究
Optimization Design of Gate for Plastic Injection Molding by CAE Technique
LIU Li-ping, SUN Huan-wu
1) 利用 CFD 方法能很好的描述典型汽车外流场, 并能合理地预测流场的主要特征。
2) 汽车阻力受侧风影响很小，但升力和侧向力的 变化趋势与侧风速率的变化趋势基本相同， 即随着侧 风速度的增大，汽车升力和侧向力明显增大，严重的影 响了汽车行驶稳定性。
参考文献 [1] 谷正气，姜乐华，吴 军.汽车绕流的数 值 分 析 及 计 算 机 模 拟
[J].空 气 动 力 学 学 报 ，2000,18(2):188-193. [2] Howe, M.S., On the infrasound generated when a train enters
a tunnel，Journal of Fluids and Structures, Volume 17, Issue 5, April 2003, Pages 629-642. [3] 王 福 军.计 算 流 体 动 力 学 分 析-CFD 软 件 原 理 与 应 用[M].北 京 ：清 华 大 学 出 版 社 ，2004. [4] 傅立敏.汽车空气动力学[M].北京:机械工业出版社,2006.
图 3 气动力系数
升力系数 Cl 随着侧风速度的增大而增加，侧风速 度在 0 ~ 4 m/s 时，Cl 基本上保持不变， 在 0.23 左右， 风速在 5 ~ 10 m/s 时，Cl 以较大速度增长， 最后达到
0.47 左右。 侧向力系数 Cs 随侧风速度增大而急速增加，侧风
8带变向环涵道风扇矢量推进系统气动特性分析-丁自强(8)
第二十八届（2012）全国直升机年会论文带变向环涵道风扇矢量推进系统气动特性分析丁自强陆洋陈仁良（南京航空航天大学直升机旋翼动力学重点实验室，南京，210016）摘要：本文针对带变向环涵道风扇矢量推进（VTDP）系统，使用FLUENT结合动量源方法对其流场和气动特性进行分析，研究了该系统各偏转部件在不同偏转角度组合状态下对系统气动特性的影响。
计算结果表明变向环可以有效地将涵道风扇产生的部分拉力转变为侧向力，同时还可以提高风扇产生的拉力；但偏转量过大会加快系统迎风阻力的增大。
关键词：VTDP；变向环；动量源；CFD0 引言大幅提高飞行速度已成为当今直升机发展的趋势之一，为了达到这一目标，各类型的高速复合式直升机应运而生。
已有的几种高速复合式直升机包括：倾转旋翼机，ABC刚性旋翼机，X旋翼机，X-49“速度鹰”等。
其中，X-49采用的涵道风扇矢量推进（VTDP）系统（见图1）可以有效地提升复合式直升机的最大飞行速度，改善直升机的操纵性能，在复合式高速直升机中具有良好的应用前景；同时相比于其他几种构型的复合式直升机，具有造价低和风险小的优势，且方便利用现有直升机的机体进行改装[1]。
（a）X-49“速度鹰”（b）VTDP图1 X-49“速度鹰”及VTDP系统国外早在20世纪50、60年代便开始了针对涵道风扇系统的相关研究。
文献[2-3]开展了大量的试验来研究设计参数对涵道风扇系统的影响，试验变量包括涵道唇口外形、涵道长度、涵道扩张角、风扇在涵道中的位置、风扇总距、风扇桨叶翼型、风扇桨叶片数以及桨尖间隙在不同来流和风扇转速下涵道风扇系统的推力特性等。
这些试验结果对于涵道风扇系统的设计，研究涵道产生附加推力机理具有重要的作用。
Jonathan Fleming等人则通过试验方法对各种增强涵道风扇无人飞行器（UA V）纵向平面操纵性的方法进行对比研究[4]，其中包括传统的偏转以及其他的辅助操纵装置，然后根据试验结果总结出若干控制系统设计中需要注意的问题。
涵道风扇外形参数对气动特性的影响
涵道风扇外形参数对气动特性的影响李晓华;郭正;柳兆伟;陈清阳【摘要】以某涵道风扇为原型，从理论上分析涵道扩张角对涵道风扇气动特性的影响。
运用滑移网格模型，采用三维不可压黏性 Navier-Stokes 控制方程，利用SST k －ω湍流模型，计算两叶桨气动特性，并与试验结果对比，验证该方法的可行性。
分别计算涵道风扇在悬停状态下，3000～8500 r／min 转速范围内，涵道唇口外形、扩张角和涵道高度对气动特性的影响，并对流场进行分析。
椭圆形唇口的涵道风扇总拉力系数小，气动效率低；当涵道扩张角在8.2°附近时，功率系数相对最小，随着扩张角增大，在桨盘下方靠近涵道壁面附近出现气流分离；涵道拉力系数对涵道风扇高度的变化敏感度低，随着高度增加功率系数略有下降。
%The influence of ducted fan profile parameters to aerodynamic characteristics was investigated. The three-dimensional incompressible viscous Navier-Stokes equations and SST k -ωturbulence model were used to simulate the complex flow of a 2 -blade propeller, which was based on the sliding mesh method.To demonstrate the feasibility of the method,the result was compared with the experimental data.The influences of the lipshape,diffuser angle,the height of duct on aerodynamic characteristics and the flow field were analyzed under the condition of hovering and within the limits of 3000 r/min to 8500 r/min.The thrust coefficient was produced by the ducted fan under the condition that the elliptical lip is smaller than the others,and its aerodynamic efficiency is very low.The power coefficient is the smallest when the diffuser angle is 8.2°.The flow separation emerge s nearer to the duct under the propeller disk,with the increase of diffuserangle.The sensitivity of thrust coefficient to the change of ducted fan height is low.The power coefficient descends slightly with the increase of height.【期刊名称】《国防科技大学学报》【年(卷),期】2016(038)004【总页数】6页(P28-33)【关键词】涵道风扇;外形参数;气动特性;唇口外形;扩张角;涵道高度【作者】李晓华;郭正;柳兆伟;陈清阳【作者单位】国防科技大学航天科学与工程学院，湖南长沙 410073;国防科技大学航天科学与工程学院，湖南长沙 410073;国防科技大学航天科学与工程学院，湖南长沙 410073;国防科技大学航天科学与工程学院，湖南长沙 410073【正文语种】中文【中图分类】V221.3涵道风扇由于其优越的性能(结构紧凑、气动效率高、安全性好、噪音低等)，已经成为小型旋翼飞行器动力装置的热门之选[1]。
涵道风扇气动特性影响因素数值计算研究
涵道风扇气动特性影响因素数值计算研究Deng Yangping;Mi Baigang;Zhang Yan【摘要】以某涵道风扇系统模型为研究对象,基于滑移动网格技术,建立了非定常气动力计算方法,并用风洞试验对其进行了验证分析.并在此基础上计算分析了影响涵道风扇系统气动特性的黏性效应、桨-涵道间隙以及桨盘位置等因素.结果表明,黏性效应代表了桨尖和涵道之间附面层干扰的大小,考虑黏性效应能够提高气动力计算的准确性;桨-涵道间隙决定了螺旋桨影响涵道的效果,间隙越小,影响越大,在涵道产生的附加拉力越大;桨盘位置则决定了进入螺旋桨的流场品质和桨-涵道间隙,合理的位置应保证涵道截面对气流的整流效果最佳且间隙符合设计要求.【期刊名称】《西北工业大学学报》【年(卷),期】2018(036)006【总页数】7页(P1045-1051)【关键词】涵道风扇;黏性效应;桨-涵道间隙;桨盘位置;滑移网格;非定常气动力【作者】Deng Yangping;Mi Baigang;Zhang Yan【作者单位】;;【正文语种】中文【中图分类】V211航空科学技术的进步使得飞行器设计不断向精细化和多样化发展，其中，适用于复杂环境的垂直起降飞行器即是目前广受关注的焦点之一[1-2]。
该类飞行器能够搭载在车辆、舰船等工具上，在丛林、水陆两栖以及城市道路等狭小环境中具有无可比拟的适应性。
由于需要短距起降，该类飞行器的动力装置设计尤为重要，目前可以选择的动力装置主要包括孤立螺旋桨和涵道风扇。
相比孤立螺旋桨，尽管涵道风扇结构形式稍微复杂，但也因为涵道的存在，整个动力系统的安全性和高效性得到了很大提升[3-4]。
主要体现在：①由于涵道的环括作用[5]，极大地减弱了螺旋桨的噪声，乘员舒适性更好，也更利于侦察、低空突防等军事活动；②涵道能够在螺旋桨的流场中产生可观的附加拉力，大幅提高动力系统的效能，减少燃油消耗。
涵道与螺旋桨的气动干扰具有高度的复杂性，也是气动设计重点关注的部分之一。
涵道螺旋桨式反扭矩系统气动特性工程计算方法研究
总第155期2008年第3期直升机技术H EL I C O PT ER TE C H N I Q U E1．o t al N o．155N o．32008文章编号：1673—1220(2008)03-035-06涵道螺旋桨式反扭矩系统气动特性工程计算方法研究孙传伟(南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室，南京，210016)摘要分别采用涡流理论、面元一薄翼型和源～汇模型的组合建模方法建立了包括螺旋桨、涵道体和中心体模型在内的反扭矩系统气动特性分析程序，并分别以B el l X一22涵道螺旋桨及D oak涵道螺旋桨系统为算例，计算和分析了轴流和斜流情况下、在不同前进比时，涵道螺旋桨系统的气动特性，并得到了涵道体内外表面压力分布规律。
关键词涵道；螺旋桨；气动；兰金体；涡流；源一汇中图分类号：V211．24文献标识码：AA n E ngi neer i ng-O r i ent ed M et hod f or a D uct e d Pr opel l er‘A e r odynam i c s A nal ys i s．SH U C huan．w ei(N at i nal ke y L abor a t ar y of R ot o r cr af t A e rm e oha ui es，N a nj i ng U ni ver s i t y of A er on aut i cs a nd A st r onaut i cs，N anj i ng，210016)A bs t r actB as ed on t he vo r t e x t heor y and t h i n ai r foi l m et hod，an engi ne eri ng ori ent e d m et h od f ort he duc t e d-pr ope l l er ant i-t or que s ys t em w a s i nvest i gat e d，i nc l ude d t he ai r foi l s haped duc t ed body，pr opel l e r and t he ce nt ra l bod y m odel l ing t echnol ogy．W i t h exam pl es of B el l X一22and a D oa k f u l l si ze duet ed pr opel l e r m odel，t he aer odynam i c per f orm ance at any a ngl e of at t ac k and advance r at i os w er e c ac ul at e d，a nd al so w i t h t he pre ss ure di st r i but i on on t he surf ac e of t he duct ed body．K ey w or ds due t e d；prope l l er；ae rodyna m i cs；ra nki e；vort ex；sour ce-s i nkl前言带有涵道风扇或螺旋桨式反扭矩系统的直升机是直升机家族中的一员，代表机种有A S一365及其改型、E C一120系列以及著名的“卡曼奇”直升机等。
侧向风作用下车桥系统气动性能及风屏障的影响研究
侧向风作用下车桥系统气动性能及风屏障的影响研究 张 田， 郭薇薇， 夏 禾摘 要：采用计算流体力学软件建立桥梁单体、车辆单体以及车桥组合体模型，湍流模型取标准ｋ－ε模型，计算各模型在不同风攻角时侧向风作用下的气动力系数。
考虑风屏障对车辆、桥梁气动性能影响，建立风屏障、桥梁与车辆组合体模型，分析风屏障不同开孔率时车辆、桥梁气动力系数变化规律。
结果表明：车辆位于桥上时，桥梁阻力和车辆侧力会增大；桥上车辆侧滚力矩系数明显大于车辆单独存在的情况，且车辆位于桥上迎风侧大于背风侧的情况；安装风屏障后，桥梁阻力和力矩系数随开孔率增大而降低，车辆侧力系数和力矩系数随开孔率增大而增大；为保证风屏障有效性，风屏障开孔率应小于４０％。
关键词：车桥系统；气动力系数；风攻角；风屏障；开孔率Ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｖｅｈｉｃｌｅ－ｂｒｉｄｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ ｕｎｄｅｒ Ｃｒｏｓｓｗｉｎｄｓ ａｎｄ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｗｉｎｄ Ｂａｒｒｉｅｒｓ 在我国，尤其是新疆及沿海地区，强风频繁出现，由强风作用导致的公路和铁路交通翻车事故时有发生。
因此，研究侧向风作用下列车空气动力学作用，特别是复杂风环境下气动特性是必要的。
列车在桥上运行，其所受侧向风荷载不仅取决于风速大小，而且与桥梁、车辆外形有关，而桥梁受到的风力也与车辆相关。
因此，准确计算侧向风荷载对列车运行安全和桥梁设计至关重要。
目前相关规范［１］中规定的桥梁风荷载为桥梁单独存在时受到的风荷载，对车辆也是如此，并未考虑车辆一桥梁作为组合体共同存在时对各自气动特性的影响。
已有研究表明［２－３］：车桥共同存在时会增大各自气动力系数，因此在设计中应予以重视。
我国很多在建和既有桥梁，穿越强风区，例如兰新铁路跨越５大风区，为确保列车安全运营和乘车舒适性，在线路或桥梁上设置风屏障。
因此在分析车桥系统气动力特性时，应考虑风屏障对车桥系统气动特性的影响。
风帆阵列气动干扰特性数值分析
风帆阵列气动干扰特性数值分析胡以怀;李妍嫣;唐娟娟【摘要】针对某远洋散货船设计一套风帆阵列.为了研究风帆之间的相互干扰现象,利用CFD软件对单帆和风帆阵列的空气动力学特性进行数值模拟,分析风帆之间的干扰特征.结果表明,尽管变化趋势一致,但由于风帆阵列存在帆间的流场干扰,每只风帆的升/阻力系数都较单个风帆要小,特别是在攻角大于25°时,最大值相差30％左右,且阻力系数下降较快,这为风帆的实船布置和应用提供了参考.【期刊名称】《造船技术》【年(卷),期】2017(000)001【总页数】6页(P6-11)【关键词】风帆助航;风帆阵列;气动干扰;CFD计算【作者】胡以怀;李妍嫣;唐娟娟【作者单位】上海海事大学商船学院,上海201306;上海海事大学商船学院,上海201306;上海船舶研究设计院,上海201203【正文语种】中文【中图分类】U662为获得较大装帆面积，充分利用船舶的甲板面积，风帆在实际安装使用时大都采用组合式风帆模式。
由于风帆间会存在相互干扰的现象，不能简单地将各帆的推力之和作为风帆阵列的总推力，因此，有必要研究风帆阵列的气动干扰特性，以进一步优化风帆的布置。
本文以我校远洋实习船为例，在船上设计安装了8只风帆，并建立了“育明”轮风帆阵列模型，以研究风帆阵列的空气动力性能及其帆间的干扰特性。
“育明”轮是一艘载重48 000 t大型远洋散货船，船体宽值较大。
为了充分利用风能，设计了双排四列布置的风帆阵列，舷侧过道预留1 m的距离，风帆中心离船体中心线13.13 m，风帆的宽度设为20 m，风帆阵列布置如图1所示。
考虑到流场的对称性，取一半的流场进行计算，风帆阵列的矩形计算域如图2所示。
在风帆表面采用结构化矩形网格，然后由非结构化网格过渡到边界，在靠近风帆表面处网格划分细密以获得较为精确的流场模拟。
为了易于区分，如图3所示给风帆进行了编号。
类似单帆，在小攻角范围内，风帆阵列周围的流场是定常的，升/阻力系数最终会回归到一个稳定值。
涵道风扇气动特性计算模型综述
代替集流器的涡环其在风扇吸流的径向速度作用下，产生向上的拉力，认为这个拉
力就是涵道产生的拉力,它与垂直于风扇轴的来流分量作用产生俯仰力矩.此涡环布置如
图 4.6 所示.其中 Ri 是涵道唇口的半径，Γi 为环量的大小.
下面确定代替唇口的涡环强度和圆柱涡面的强度.在涵道风扇的水平轴线与来流角
础上[2]，很多学者对涵道风扇轴流状态的气动特性进行了细致的研究，提出了风扇的 经典涡系模型[3]，并根据这个模型，给出了相应的重载风扇设计概念[4].上世纪六十年 代 Barnes W. McCormick 等美国学者在其著作中提到将涵道模拟成一条布于 1/4 弦线处 的涡线[5]，用于计算轴流状态时涵道的气动性能.在上世纪九十年代，俄国学者柴达科 夫根据开式螺旋桨的理论，完善了涵道风扇的滑流理论和叶素理论，并且根据自己建立 的涡系模型计算了在有迎角情况下的涵道风扇气动特性[6].本世纪初，美国学者直接从 孤立的涵道特性和孤立的风扇特性出发，对涵道/风扇系统进行分析，得到了较为准确 的计算结果[7].近些年计算流体力学(CFD)发展较快,但用 CFD 分析像涵道风扇这样复杂 系统的气动特性仍在不断探索之中,因此建立一个能全面反映涵道风扇气动特性的分析 模型,用于指导该系统的初步设计是十分必要的.总的来说，由于涵道风扇这种升力部件 的特殊特性，它有很旺盛的生命力以及光明的发展前景[8]，相信它的理论也会随着它 的应用越来越完善.
D1/4
在 ３／４ 弦线处满足边界条件的环量值为：
Γ=
f
(C
/
π D1/4 D1/4 , D3/4
/
D1 / 4 )
[vir 3/4
−
γ
(V0
+
vi 3
/
侧风环境下汽车气动特性研究综述
侧风环境下汽车气动特性研究综述杨静【摘要】The aerodynamic characteristics of the vehicle in the crosswind environment have always been the focus and difficulty of vehicle aerodynamics research, and are of great significance for improving the handling stability and safety of the vehicle while driving. This paper introduces the research progress and results of automotive aerodynamic characteristics in crosswind environment, and introduces the existing vehicle aerodynamic model. Based on the commonly used research methods, the mechanism and research process of wind tunnel test and numerical simulation methods are analyzed. The development and research results of numerical simulation methods are emphasized. The research methods of automotive aerodynamic characteristics in crosswind environment are summarized and forecasted.%侧风环境下汽车气动特性的研究一直是车辆空气动力学研究的重点和难点,对提升汽车行驶时的操纵稳定性和安全性具有重要意义.文章介绍了侧风环境下汽车气动特性研究的进展以及最新研究成果,对现有的车辆空气动力学模型进行了介绍,并基于目前常用的研究方法,分析了风洞试验和数值模拟方法的机理及研究过程,着重阐述了数值模拟方法的发展及研究成果.对侧风环境下汽车气动特性研究方法进行了总结和展望.【期刊名称】《汽车工程师》【年(卷),期】2019(000)002【总页数】4页(P14-17)【关键词】汽车;空气动力学;侧风;数值模拟;风洞试验【作者】杨静【作者单位】重庆交通大学【正文语种】中文汽车空气动力学作为流体力学的一个重要分支学科，近年来逐渐受到各大汽车厂商的高度重视。
涵道式飞行器前飞气动特性分析与仿真
涵道式飞行器前飞气动特性分析与仿真张威;范宁军【摘要】由于涵道本体与螺旋桨之间存在相互影响的气动关系,使得小型涵道式飞行器飞行状态的气动特性更加复杂.为了分析涵道与螺旋桨的相互影响对飞行器整体气动特性的作用效果,文中在理论分析的基础上利用CFD软件对相应气动参数进行了数值计算.涵道的存在虽然提高了飞行器整体的气动升力,但也增大了其飞行状态下的气动阻力与俯仰力矩.因此,小型涵道式飞行器的气动结构应进行合理的优化,以期提高其整体气动效率.【期刊名称】《弹箭与制导学报》【年(卷),期】2013(033)002【总页数】4页(P95-97,154)【关键词】涵道式飞行器;气动特性;CFD数值计算;飞行动力学【作者】张威;范宁军【作者单位】北京理工大学机电学院,北京 100081【正文语种】中文【中图分类】V211.30 引言小型涵道式飞行器因其独特的垂直起降、可悬停、栖息监视等特点，近年来受到各国军方的高度重视。
目前，随着研究人员对涵道式飞行器研究的不断深入，多种不同结构的飞行器逐渐被开发出来。
尽管如此，对涵道式飞行器气动结构的研究至今尚未形成统一的方法和原则，尤其是对该类飞行器机动飞行过程中气动特性的研究缺乏理论基础和实验依据。
目前，涵道式飞行器在结构设计过程中多重点关注悬停及垂直起降性能，而忽略了对其机动飞行状态气动特性的研究。
文中针对这一问题，重点分析涵道式飞行器在机动飞行过程中涵道与螺旋桨之间相互作用的气动关系，并进行相应的数值仿真，以期为小型涵道式飞行器结构设计提供理论和数据支撑。
图1 小型涵道式飞行器结构与实物图如图1所示，涵道作为小型涵道式飞行器主体气动部分，将螺旋桨环括其中。
涵道的存在一定程度上改善了开放式螺旋桨滑流的收缩效果，从而增加了飞行器整体气动升力，同时，涵道唇口结构利用翼型的滑流效应进一步提高了涵道的增升效果，增强了飞行器整体气动效率[1]。
1 涵道式飞行器前飞气动特性固定翼无人机飞行时的总升力可分为机翼升力、机身升力和尾翼升力三个部分。
不同波长瞬态侧风对汽车气动性能影响分析
不同波长瞬态侧风对汽车气动性能影响分析黄泰明;谷正气;丰成杰;陈阵【摘要】The large eddy simulation was used to investigate the vehicles subj ected to transient si-nusoidal crosswinds,and the transient crosswinds were changing in time and space,which was real-ized by the user defined function(UDF)to control the boundary conditions.The effects of the transi-ent crosswinds with three different wave-lengths on the coefficient of the aerodynamic forces were an-alyzed,and the results were compared with the experimental and the quasi-steady simulation.The re-sults show that:the coefficients of the aerodynamic forces are changing in periodic when the vehicles subj ected to the transient sinusoidal crosswinds,but the change frequency of the coefficients of the drag forces is two times of the coefficients of lift and yawing moments.The changing range of the co-efficients of drag forces are gradually decreased when the wavelengths of the crosswinds are reduced. The A-pillar has important influences on the vehicle aerodynamic performances in crosswinds.%利用大涡模拟对某轿车受到的瞬态侧风进行研究,并采用自定义函数(UDF)控制边界的方法实现了正弦侧风在时间及空间上的瞬态变化,分析了三种不同波长的正弦侧风对气动力系数的影响,并将结果与风洞实验及稳态模拟的结果进行对比。
涵道飞行器涵道本体气动特性研究
涵道飞行器涵道本体气动特性研究
徐嘉;范宁军;赵澍
【期刊名称】《弹箭与制导学报》
【年(卷),期】2009(029)004
【摘要】涵道本体气动特性直接影响着涵道飞行器的动力性能.文中对影响涵道气动特性的结构参数进行了量化,并使用自适应笛卡尔网格对仿真模型进行了网格划分以提高解算的速度和精度,随后采用Jameson 有限体积法对具有不同结构参数的涵道模型进行了仿真研究,通过对仿真结果进行对比分析,得到了涵道本体结构参数与涵道飞行器升力特性间的对应关系.
【总页数】5页(P174-178)
【作者】徐嘉;范宁军;赵澍
【作者单位】北京理工大学宇航科学技术学院,北京,100081;北京理工大学宇航科学技术学院,北京,100081;中国航天科工集团第二研究院总装调部,北京,100854【正文语种】中文
【中图分类】V211
【相关文献】
1.侧风干扰对涵道本体的气动特性研究 [J], 崔剑飞;巩伟杰
2.一种新型可倾转有翼微型涵道飞行器的气动特性实验研究 [J], 蔡红明;昂海松;张华靓;段文博
3.一种新型涵道飞行器的设计与气动特性研究 [J], 蔡红明;昂海松;段文博
4.涵道式飞行器前飞气动特性分析与仿真 [J], 张威;范宁军
5.无轴涵道旋翼气动特性数值研究 [J], 申遂愿;朱清华;王坤;陈建炜;曾嘉楠;丁正原因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于顶部与侧部扰流器的轿车气动减阻
基于顶部与侧部扰流器的轿车气动减阻杨瀚博;胡兴军;安阳【摘要】汽车空气动力学性能是车身设计中需要着重考虑的方面,针对某国产快背式轿车的简化模型,应用计算流体力学原理与方法,研究了轿车尾部气动附件对于快背式轿车气动阻力系数的影响.采用三棱柱半结构化网格和Realizable k-ω SST模型,对不同尺寸的顶部及侧部扰流器的外流场进行数值模拟,得到不同情况下该车的气动阻力系数、表面压力分布等气动特性.对比分析了各种方案的流动特性及阻力系数.结果表明:加装不同尺寸的扰流器,通过适当的匹配与优化,可以改善轿车的气动特性,降低气动阻力.【期刊名称】《江苏大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(036)005【总页数】6页(P504-508,515)【关键词】扰流器;气动减阻;湍流特性;空气动力学;数值模拟【作者】杨瀚博;胡兴军;安阳【作者单位】吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,吉林长春130022;吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,吉林长春130022;吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,吉林长春130022【正文语种】中文【中图分类】U461.1汽车空气动力学性能是车身设计中需要着重考虑的方面，汽车的气动阻力产生的主要根源是汽车行驶过程中所产生的压差阻力，压差阻力在总的阻力构成中占据了85%，在压差阻力的构成中，汽车前部设计仅占9%，而另外的91%则取决于汽车尾部，汽车尾部造型对于整体气动阻力有重要的影响，从形成机理上来看，由尾部造型引起的气动阻力主要由2部分构成:造型本身产生的阻力和尾流形成的涡造成的涡阻［1］.近年来，汽车外流场的研究在国内外都已经有了大量的成果.上汽集团对于桑塔纳轿车的气动性能进行了研究，发现涡流发源于气流发生分离的位置，主要有发动机罩与挡风玻璃之间的转角、发动机罩的3维曲率和结构及挡风玻璃的3维曲率和结构，最主要的分离位置位于汽车尾部［2］.日本三菱汽车公司通过研究发现空气阻力产生的重要原因是由于汽车尾部的流动发生分离，为了缓解流动分离的程度，使由流动分离产生的负压区变窄，因此安装涡发生器附件.通过研究发现涡发生器正确安装后可以有效降低气动阻力系数，尤其是安装三角翼涡发生器［3］之后阻力系数降低了0.000 6.笔者以某国产快背式轿车作为研究对象，应用计算流体力学原理与方法，研究轿车尾部气动附件对快背式轿车气动阻力系数的影响.对原始车型进行详细的分析，着重分析尾部的气流流动结构，找到涡流发生的位置，最后在汽车尾部各个位置加装各种不同种类的附件，找到适合该车型的附件安装方式.1 几何模型顶部扰流器作为稳定汽车行驶的附件已经在汽车上应用较广泛，近年来对于顶部扰流器的减阻效果也有研究，M.Koike等［3］对3种不同形式的顶部扰流器进行了研究，得到了普通形式的布置在车尾顶部狭长的扰流器会有较好的综合性能.普通形式的顶部扰流器主要由2个因素控制:① 扰流器的攻角α;②扰流器最长的弦长L.普通形式扰流器以及控制参数的选取如图1所示.图1 普通扰流器形状与尺寸定义方式图顶部扰流器的尺寸形状由参数L与α共同确定，弦长变化范围为120～250 mm，攻角变化范围为3°～23°.在此范围内弦长每隔65 mm选取试验点，攻角每隔10°选取试验点，不同尺寸扰流器几何模型如图2所示.在这2个参数变化所组成的样本空间内，共选取8个样本点，通过8组不同的试验得到L120α03，L120α13，L120α23，L185α03，L185α13，L185α23，L250α03，L250α13 的阻力系数分别为 -0.002，0.008，-0.016，0.008，0.013，0.011，0.005，0.005.图2 不同尺寸扰流器几何示意图通过分析可以发现:8种方案中只有L120α23起明显的减阻效果，其他尺寸的顶部扰流器反而起恶化作用，因此将L120α23与L185α13这2种方案进行详细的流场分析对比.本研究的侧部扰流器的建模思路和顶部扰流器的类似，也由2个主要参数弦长和攻角控制，对于侧部扰流器的攻角与弦长的定义与顶部扰流器的相同.侧部扰流器的形状如图3所示.图3 侧部扰流器示意图分析了7种不同尺寸的尾部侧部扰流器，其尺寸形状由L与α共同确定，弦长变化范围为160～240 mm，攻角变化范围为75°～85°，在此范围内均匀选取试验点.RSS(rear side spoiler)为侧部扰流器.试验得到RSS-L160α75，RSS-L160α80，RSS-L200α75，RSS-L200α80，RSS-L200α85，RSS-L240α75，RSSL240α80 的相对阻力系数分别为0.006，0.015，0.023，0.014，-0.007，0.005，0.003.在7种不同的尺寸中，只有RSS-L200α85起到减阻效果，其余都对气动性能产生恶化影响，与该尺寸相似的 RSS-L200α80也是阻力系数增加，RSS-L160α80的阻力系数相比原型也有所增大.因此重点分析上述3种情况与基本型的车尾部件表面速度分布与流线分布.2 数值模拟2.1 流场网格采用非结构网格求解，车身表面采用三棱柱单元，计算域内部由四面体填充，然后通过四面体合并转换成多面体，从而减少计算时间，在车身周围建立尺寸较小的网格，同时在车尾部设置加密区域，以更加精准地捕捉尾部流动，计算域采用较大尺寸的网格，在该区域的流动接近平稳状态，所以大尺寸的网格并不会影响计算精度.2.2 湍流模型通过查阅大量的文献，参考了课题组内的大量外流场风洞试验与数值仿真资料，通过对该车型试用不同湍流模型的仿真试验结果进行分析，最终选择了k-ω SST湍流模型进行数值仿真，该模型可广泛应用于各种压力梯度下的边界层问题的模拟，同时还能够较好模拟远离壁面充分发展的湍流流动，尤其对于边界层中相对于主流区具有逆向压力而造成的剥离现象具有较高的精度.本仿真对于边界层的流动较为关心，因此需要能够较好地模拟边界层流动的湍流模型，在外流场中通常被应用的k-ε模型就不能满足要求.在k-ω模型中，湍流黏度为式中α*为对湍流黏度进行低雷诺数修正的系数.k和ω的输运方程分别为式中:Gk为对应平均速度梯度的湍动能产生项;Gω为ω的产生项;Yk和Yω为k和ω由于湍流而产生的耗散;σk和σω为k方程和ω方程对应的湍流Prandtl数;Sk 和Sω为自定义的源项.为了使k-ω模型可以近似等效于k-ε模型，需要添加交叉扩散项:k-ω SST模型通过一个混合函数实现了从近壁面的k-ω模型到远离壁面的k-ε模型的过渡，该混合函数以近壁面函数和湍流量为参数，乘以交叉扩散项(4).因此k-ω SST模型可以通过下列湍流黏度方程来表达:式中:a1=0.31;Ω为平均涡量.式(1)以壁面距离和湍流量为变量的混合函数差值来求解.通过对算例的检验，发现采用k-ω SST模型，再配合合理的边界层网格就可以较好地模拟边界层表面的流动，可以满足计算精度［4-5］.3 结果分析3.1 顶部扰流器对轿车气动性能的影响为了更深刻了解涡发生器对于该车型的影响，探究继续改进的方式，分别对原车及加装顶部扰流器后的车型进行分析［6-7］.原车型后风窗表面速度分布如图4所示，后风窗表面剪切速度流线如图5所示.图4 基本型后风窗表面速度分布云图图5 基本型后风窗表面剪切速度流线图L120α23的顶部扰流器的后风窗表面速度分布如图6所示，表面剪切速度流线分布如图7所示.图6 L120α23后风窗表面速度分布云图图7 L120α23后风窗表面剪切速度流线图可以发现:加装L120α23形式的顶部扰流器后，后风窗附近的涡流得到了有效的抑制，仅在边缘处形成了2个小的纵向涡.通过和原车型进行对比，可以发现L120α23起到了很好的导流作用.通过仿真试验发现加装了L185α13的顶部扰流器会产生恶化气动性能的效果.该种情况的后风窗表面速度分布如图8所示，后风窗表面流线分布如图9所示.图8 L185α13后风窗表面速度分布云图图9 L185α13后风窗表面剪切速度流线图L185α13后风窗表面的流动比基本型更加不规则，整个后风窗最后形成了2个大的斜纵向的涡旋，产生了较为强烈的相互作用，这样的流动状态直接体现在尾部的涡旋上.由图9可知:从车顶的来流使得在车尾上部形成的涡流进一步扩大，车底来流的涡旋继续存在，因此阻力系数与基本型相比也产生了较大增加［8］.而L120α23通过给车顶来流补充了能量，该股气流向车后流动时，气流方向并没有产生突变，而是较为柔和地逐渐向下并未在后车窗与车顶处产生分离，这样的流动和尾部产生的涡流相互融合，最后在尾部仅形成了2个小的纵向涡旋，且该涡旋流动的强度较低，因此损耗的能量较少，所以L120α23起到了较好的减阻效果.L120α23和L185α13后风窗上的压力分布云图分别如图10，11所示.从图10，11可以发现:L120α23后部的压力明显大于L185α13的后部，因此这也是通过顶部扰流器对流场改善后产生的效果.图10 L120α23后风窗压力分布云图图11 L185α13后风窗压力分布云图3.2 侧部扰流器对轿车气动性能的影响基本型与 RSS-L200α85，RSS-L160α80，RSSL200α80的车尾部件表面速度分布和流线分布图如图12所示.图12 车尾部件表面速度云图及流线图对比起到减阻作用的RSS-L200α85使得基本型在后风窗处形成的2个强度较高的纵向涡旋扰动区域变小，减小了后风窗中部的能量损失，进而降低了气动阻力.RSS-L200α80并没有很好地减小后风窗处的2个强度较高的纵向涡旋扰动区域，在后风窗处依然有较大的能量消耗，所以不但没能起到足够的减阻效果，反而增加了气动阻力系数［9-10］.RSS-L160α80使得后风窗处的2个纵向涡在强度和影响范围上都有所扩大，因此使得阻力系数反而有较大的增加.该车型后风窗与C柱、车顶部之间留有一定的间隙，经过调研发现大部分气动性能较好的跑车后风窗与周围都不存在较小的间隙.通过改变后风窗的安装位置分析间隙对气动性能的影响，新的后风窗安装方式减小了后风窗与C柱、车顶间的装配间隙.通过计算，缩小装配间隙的后风窗阻力系数减小了0.004.减小装配间隙后的几何形状与基本型的对比如图13所示.2种情况下车尾部件表面速度分布云图及速度流线对比如图14所示.图13 几何形状对比图图14 车尾部件表面速度云图及流线图对比通过减小后风窗与C柱、车顶之间的装配间隙可以消除基本型中后风窗上的2个横向涡动，由于在车顶与后风窗交接处的几何突变较小，因此保证了流动分离被推迟，但是由于2个纵向涡之间产生了相互作用，阻力系数减小有限.4 结论1)不考虑其他因素，安装顶部及侧部扰流板可以有效降低汽车空气阻力.2)攻角和弦长控制着扰流器的几何外形与尺寸，在已选择的8种不同尺寸中进行仿真得出最佳的尺寸组合为弦长120 mm，攻角23°，该种扰流器的组合方式阻力系数减小了0.016倍.3)通过添加侧部扰流板和减小后风窗与C柱、车顶之间的装配间隙都可以缩小汽车原后风窗处形成的涡流，使后风窗及轿车尾部的流动更加有规律.参考文献(References)【相关文献】［1］傅立敏，刘锡国.典型汽车尾流结构的研究［J］.汽车工程，1996，18(6):343-347.Fu Limin，Liu Xiguo.A study on the wake structure of typical automobile shapes［J］.Automotive Engineering，1996，18(6):343-347.(in Chinese)［2］王务林，张菊，曾发林，等.一种进一步降低轿车空气阻力的方法［J］. 汽车工程，2000，22(1):21-24.Wang Wulin，Zhang Ju，Zeng Falin，et al.A new method of further reducing aerodynamic drag of passenger cars［J］.Automotive Engineering，2000，22(1):21-24.(in Chinese)［3］Koike M，Nagayoshi T，Hamamoto N.Research on aerodynamic drag reduction by vortex generators［J］.Mitsubshi Motors Technical Review，2004，16:11-16.［4］江洪，唐鹏.轿车车身外流场的CFD仿真与实验验证［J］.重庆交通大学学报:自然科学版，2011，30(3):470-475.Jiang Hong，Tang Peng.CFD simulation and experiment verification of exterior flow fieldof a car body［J］.Journal of Chongqing Jiaotong University:Natural Science，2011，30(3):470-475.(in Chinese)［5］胡兴军，李腾飞，王靖宇，等.尾板对重型载货汽车尾部流场的影响［J］.吉林大学学报:工学版，2013，43(3):595-601.Hu Xingjun，Li Tengfei，Wang Jingyu，et al.Numerical simulation of the influence ofrear-end panels on the wake flow field of a heavy-duty truck［J］.Journal of Jilin University:Engineering and Technology Edition，2013，43(3):595-601.(in Chinese)［6］Ishihara Y，Takagi H，Asao K.Aerodynamic development of the newly developed electric vehicle［C］∥SAE Technical 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侧风干扰对涵道本体的气动特性研究针对侧风干扰对涵道风扇稳定性影响，基于Fluent软件对涵道风扇飞行器在前飞状态下受侧风干扰的数值模拟。
不仅对涵道飞行器本体在有干扰状态下的气动分析，还分析了不同结构布局的抗侧风能力，并选取了涵道长径比h/d、涵道锥角b、桨盘位置j及桨间间隙四个主要结构布局参数进行了数值计算与分析。
结果表明：受到侧风干扰时，涵道飞行器的稳定性和机动性下降，可以通过改变涵道的布局结构来提高涵道飞行器的抗干扰能力，提高涵道风扇飞行器的稳定性。
标签：侧风；干扰；稳定性；涵道风扇；气动特性Abstract：In view of the influence of crosswind disturbance on the stability of culvert fan，the numerical simulation of crosswind disturbance on ducted fan aircraft in forward flight state is carried out based on fluent software. Not only the aerodynamic analysis of the culvert vehicle body in the presence of interference，but also the cross-wind resistance of different configurations is analyzed. Four main structural layout parameters，i.e.，culvert aspect ratio h/d，culvert cone angle b，paddle position j and inter-propeller gap，are calculated and analyzed numerically. The results show that the stability and maneuverability of the culvert vehicle decrease when it is disturbed by crosswind. The anti-jamming ability and the stability of the culvert fan vehicle can be improved by changing the layout and structure of the culvert.Keywords：cross wind；interference；stability；ducted fan；aerodynamic characteristics引言涵道風扇飞行器结构紧凑，噪声小等优点，并且使用范围已拓展至军事、民用和科研三大领域，其迅速发展和应用，已逐渐成为当今无人机领域的研发热点。
目前，随着国内外对于涵道风扇无人机的研究不断深入，对涵道风扇系统的气动特性和稳定性控制问题的研究也逐步展开，文献[1]对涵道飞行器的稳定性进行了深入研究，并且涵道飞行器的气动分析也比较成熟[2]。
现阶段对涵道飞行器的气动分析研究，处于涵道飞行器悬停状态或者前飞的状态[3，4]，并对倾转涵道飞行器倾转过程中的复杂流场分析[5，6]。
考虑到涵道风扇飞行器处于干扰的环境，比如有侧风/阵风存在的时候，对涵道飞行器的稳定性和机动性有较大的影响。
基于CFD数值模拟涵道风扇飞行器在前飞过程中受侧风的影响，涵道的气动布局对涵道飞行器稳定性的影响，为涵道风扇飞行器在不同环境下抗干扰能力和快响应奠定了研究基础。
1 涵道气动布局本文网格采用结构网格和非结构网格的网格组装形式，翼型采用升阻比较大的平凸翼CLARK-Y，基于fluent的非定常数值计算，湍流模型采用k-epsilon RNG 模式，并且考虑涡流（Swirl Dominated Flow）的影响，采用滑移网格的模式进行数值分析。
基准模型中定义的流速度10m/s，侧风干扰速度为5m/s，压力出口。
涵道风扇的侧风影响及攻角的定义如图1所示。
2 侧风对涵道本体的气动影响小型涵道飞行器处于侧风的干扰环境中时，涵道风扇飞行器处于螺旋桨的吸流、前方流和侧风干扰的复杂流场中，这将会影响涵道飞行器的稳定性和机动性。
图2，3所示为涵道飞行器在流不变的情况下，无侧风干扰和有5m/s的侧风干扰状态下升阻力随着攻角的变化曲线。
通过对计算结果的分析可知，随着攻角的增大，涵道在无干扰和有干扰状态下，升力都增大，这是由随着攻角增大，涵道的附加升力增大。
比较有干扰和无干扰的气动特性，有干扰状态下涵道的升力大幅度降低，这很大程度上影响了涵道的稳定性和机动性。
这是因为无干扰状态下涵道处于前方來流和风扇吸流的流场下，而有侧风干扰涵道处于前方流、风扇吸流和侧风干扰的复杂流场下，改变了涵道唇口的静压分布，对风扇的拉力和涵道的增升产生了影响。
无侧风状态下，涵道的阻力随着攻角的增大而增大，这是因为涵道攻角在30°之前，涵道主要提供的是前飞的拉力，而在攻角30°之后，随着相对于流的正投影面积的增大，涵道主要提供的是阻力。
而在有干扰状态下，随着流攻角增大，阻力在减小，因为受到侧风的影响，涵道主要是提供的侧向力和前飞的拉力。
图4为无侧风和侧风状态下的力矩图，该力矩分为xy平面和xz平面的力矩。
无侧风状态下在飞行器前进方向（xy平面）的力矩随着攻角的增大而增大，而侧风方向上（xz平面）的力矩基本保持稳定。
在有侧风干扰的情况下，减小了xy平面下的俯仰力矩，增大了xy平面的抗侧风能力，从而提高了xy平面的稳定性，但是增大了xz平面的侧翻力矩，降低了xz平面涵道风扇飞行器的稳定性。
图5是受到干扰时，涵道受到干扰方向的力，侧向力主要来自侧风矢量方向上涵道内外壁压差，从图中可以看出，随着流攻角的增大，侧向力越小，说明大攻角状态下受到干扰的影响较小，抗侧风能力强。
3 侧风状态下涵道长径比对飞行器稳定性的影响在不更改基准模型其他结构、流速度以及干扰速度，选定涵道攻角在10°，30°，50°状态下改变涵道长径比h/d，以此来分析在5m/s侧风下对飞行器前飞时稳定性能的影响。
由于侧风干扰的影响，会改变涵道风扇飞行器的力矩大小，从而会使得飞行器飞行过程中的稳定性和机动性下降。
如图6，7，8所示，随着攻角的增大，升力增大，力矩减小；随着涵道长径比的增加，涵道的整体升力呈现下降趋势，并且xz平面的力矩先增后减，涵道长径比在0.47时，力矩达到最大，其抗侧风能力最差，涵道飞行器的稳定性和机动性最差。
即在有侧风干扰时，随着涵道长径比增大，侧向力影响越严重，抗侧风能力越差，稳定性越差。
并且随着攻角的增大，受到侧向力影响越小，那是因为涵道长径比越大，侧向力方向上的压差越大。
因为增大了长径比，升力减小，侧向力增大，力矩先增后减，所以考虑到飞行器有良好的机动性和抗侧风的能力，应该选择较小的长径比涵道本体布局结构。
4 侧风状态下涵道锥角对飞行器稳定性的影响涵道锥角的改变会影响涵道的出入口直径，从而影响涵道的出入口气流的流动状态，涵道的增升主要是涵道出口外壁与涵道入口压差产生，而当有干扰存在会改变涵道出口外壁与涵道入口的压力分布。
通过数值计算分别对涵道锥角为-6°～9°的模型进行计算，其他的条件均不变，计算结果如图9，图10和图11。
从图中可以看出，随着锥角的增大，涵道的整体升力越大，这是由于随着锥角的增大，涵道出口流场受到的限制增加，增加了相对的静压，提高了涵道整体升力，但锥角的持续增大会增加涵道对桨盘尾流的阻塞作用。
并且在有侧风干扰、小攻角状态下，涵道锥角在6°左右时涵道的升力最大，而在大攻角状态下，涵道锥角在9°左右时涵道的升力最大。
从xz平面力矩图中可以看出，随着锥角的增大，小攻角状态下的力矩先增后减，在锥角为0°时达到最大，xz平面抗侧风能力最差；大攻角状态下力矩逐渐增大，其xz平面的稳定性和机动性逐渐变差。
图11中，随着攻角的增大，侧向力越小，受到侧风的影响越小；随着锥角的增大，侧向力逐渐增大，抗侧风能力也越差。
5 侧风状态下桨盘位置对飞行器稳定性的影响涵道对桨盘的环括作用使得涵道有附加的升力产生，并且是由于涵道入口和出口产生压差而增升，桨盘的位置对中轴线上涵道内部的压力分布有较大影响，当有侧风干扰时，桨盘的位置就更加重要，这使得涵道处于流，风扇吸流和干扰的复杂流场中。
在不改变涵道基准模型的其他结构，其他的条件都一样的情况下，分别对桨盘位置j为10mm～70mm的数值计算，分析不同布局下涵道的气动特性对飞行器的稳定性和机动性的影响。
如图12，13和14所示，当涵道攻角小于50°状态飞行时，且在有干扰的情况下，桨盘位置越靠近唇口，涵道的整体的升力越大；当涵道攻角大于50°状态飞行时，桨盘位置处于离涵道唇口1/3处，涵道的升力最大，抗侧风能力越大。
随着桨盘离唇口位置越远，xz平面涵道风扇飞行器的力矩越大，并且受到干扰的侧向力越大，涵道飞行器的抗侧风能力越差。
6 侧风下桨间间隙对飞行器穩定性的影响有研究表明，增大桨尖间隙会降低涵道的增升效果[7]。
为了保证涵道有良好的增升效果，数值模拟侧风干扰对涵道桨间间隙的影响。
从计算结果图15，16，17可以看出，随着涵道桨间间隙的增加，涵道的整体升力先增后减，并且在桨间间隙2mm处时，涵道的升力最大，这是因为在侧风的影响下，随着桨间间隙的增大，桨盘上方的低压区由小到大再到小的过程，所以随着桨盘前后的压力差的变化，涵道的升力也就先增后减。
随着桨间间隙的增大，涵道飞行器的力矩先增后减，并且桨间间隙为1.5mm时力矩达到最大，涵道抗侧风能力最差。
并且在桨间间隙小于1.5mm时，涵道受侧风影响的迎风区出现大范围高压，由于压力差的作用，以至于侧向力达到最大，但是抗侧风能力较强。
7 总结本文采用数值仿真的方法对涵道飞行器前飞时受到侧风干扰的升力特性进行分析。
在有干扰情况下，涵道的整体布局对飞行器稳定性和机动性有很大的影响，涵道结构布局的优化可以有效提高涵道飞行器在前飞时抗干扰能力具有重要意义。
通过分析得出以下结论：（1）涵道飞行器在前飞时受到侧风影响，涵道的升力性能降低，涵道的稳定性和机动性降低，并且涵道在大攻角状态下受到侧风的影响较小。
（2）涵道长径比的增大，涵道的升力下降，受到的侧向力越大，受侧风的影响越严重，抗干扰能力越差，致使涵道的稳定性和机动性能均下降。
（3）随着涵道锥角的增大，涵道的升力增加，但涵道的侧向力越大，抗干扰能力也越差，涵道锥角在-3°时，受侧风影响较小，涵道抗干扰能力较强。