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本論文主要的目的為採用Chang & Lei(1996)的黏性可壓縮流之流場力分解理論,作 為力源分析理論依據,來探討橢圓剖面之三角翼與雙三角翼在高次音速乃至穿音速、超音 速之流場結構對物體受力的定量分析.
文中探討之算例包括:(1)三角翼在M=0.6∼3.5,攻角=2~20度之流場中受力分析. (2)雙三角翼在M=0.3,與M=0.6∼3.5,攻角=2~20度之流場中受力分析.其中M表自由流馬 赫數.
由此兩算例中可歸納出共通之法則,所有的算例均確立了力源的主要貢獻來自: (I)密度力元:Re(x)=-1/2*u*u*grad(Rho)*grad(Fi) (II)渦度力元:Ve(x)=-Rho*uxw*grad(Fi) 兩者對升,阻力貢獻皆為95%以上
其中Rho為密度,w為渦度,u為速度,而Fi為一虛設的輔助勢流函數,各項皆已無因次化 ,則Fi為由三角翼及雙三角翼以單一之等速度往升力及阻力的反方向移動所產生.我們特 別對力元Re(x),Ve(x)的分佈與流場的物理結構作了廣泛而深入的探討,不論三角翼或雙 三角翼,力元Re(x)與Ve(x)主要貢獻的分佈在三角翼和雙三角翼表面的邊界層附近,主渦 漩與次渦漩上及翼緣附近,雖然兩者之間流場結構不盡相同,但升力係數與阻力係數隨馬 赫數與攻角的改變的趨勢卻相當類似.力元 Ve(x) 是由渦度所構成,所以在低馬赫數M< 0.7為升力力源的主要貢獻,力元Re(x)是由可壓縮度所構成,所以大約在M=0.75以上Re(x) 則逐漸成為升力主要貢獻的來源,而Ve(x)的貢獻則隨著馬赫數增加而減小,在M=.時其貢 獻所佔的比例很小,而在M=1.8以上則出現負貢獻.
本論文流埸控制方程式採用雷諾平均(Reynolds-averaged )Navier-Stokes方程式, 顯式計算法則採用TVD算則,隱式計算法則採用LU-SSOR算則.而三維的紊流模式則採用為 簡單之零方程式的Baldwin-Lomax模式.
本論文數值計算的結果與實驗的數據及象現的比較上,其結果相當的一致.依此往後 我們可以根據本文分析的結果,對三角翼及雙三角翼形體的流場作有效的控制,以達成最 佳的升力係數/阻力係數.
本文之完成亦充實了可壓縮流場之力源理論,稍早部份的結果己發表於Chang,Su & Lei(1998)的邀請論文中.
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