尾渦湍流的案例
CFD學習：尾渦湍流
作者Cadence CFD 解決方案
關鍵要點
尾渦湍流是飛機在大氣中移動時產生的擾動空氣的旋轉模式。
尾渦湍流會導致阻力增加、升力降低，并產生橫搖和俯仰力矩。
CFD 仿真可以深入了解尾渦湍流的復雜流動模式，并幫助設計人員提出緩解策略以減少其對飛機性能的影響。
尾渦湍流是飛機在飛行過程中觀察到的常見現(xiàn)象。當飛機向前移動時，機翼將空氣向下推，形成空氣的旋轉模式——尾渦，尾隨飛機后方。產生的渦流很強，會對附近飛行的其他飛機造成湍流影響。因此，尾渦湍流的研究對于制定確保飛機安全和效率的策略至關重要。
在本文中，我們將討論飛機中的尾渦湍流以及計算流體動力學 (CFD) 在深入了解此類湍流效應背后的物理學方面的作用。
尾渦湍流及其影響
在飛機中，機翼產生升力時會產生尾渦湍流。在飛行過程中，機翼的上表面和下表面之間存在壓力差，從而使飛機保持在空中。空氣在機翼上表面流動得更快，與機翼下表面相比產生較低的壓力。為了平衡壓力差，沿機翼下表面的空氣被向上吸入，圍繞翼尖流動，形成氣團循環(huán)模式。這是尾隨飛機后方的 渦流。
由于風和重力，這些渦流或主尾流下沉并遠離飛行路徑。下沉運動導致渦流與周圍空氣相互作用，導致湍流。對于遵循相同飛行路徑或近距離飛行的其他飛機來說，與尾渦相關的湍流可能是一個主要的安全問題。在較小的飛機靠近較重的飛機的路徑的情況下尤其如此，因為機翼產生的升力更大，產生的渦流強度更大。
展開 空氣動力學在汽車造型設計中的運用
新概念車后擾流板的作用在于破壞了在車后部即將形成的強大的尾渦，致使高速氣流被滯緩，使汽車的尾流結構由大的旋渦變成了由一些不規(guī)則的小漩渦構成的湍流，強大的尾渦減弱了，湍流損失也隨之減少，從而降低了壓差阻力。
新概念車的特點
1車身前部由于氣流阻滯產生壓向車身后部的合力，而車身后部由于氣流速度降低而使壓力回升，產生壓向車身前部的合力。理想狀況下是兩個方向的合力平衡。
2但是由于車身尾部產生渦流失壓，導致車身前部的壓力占優(yōu)勢，從而產生阻力。
3在壓差阻力中，車身尾部的形狀往往起到更大的影響，因為尾部形狀所導致氣流分離區(qū)域的大小(尾流結構)決定了尾部壓力回升的程度。
4新概念車的尾部氣流分離區(qū)域以及湍動能強度大大小于典型車的尾部分離區(qū)域，只損失較小的能量，所以尾部壓力回升較快，因此新概念車的阻力系數(shù)小于典型車的阻力系數(shù)。
總結
目前,車身造型作為汽車設計的一個重要環(huán)節(jié),受到汽車制造者前所未有的關注。現(xiàn)代風洞技術的發(fā)展,以及計算機、數(shù)控機器在汽車車身設計中的應用,為車身造型實現(xiàn)空氣動力性最優(yōu)化提供了有力保證。同時,新材料、新工藝在汽車車身上的應用,使汽車制造者以較少的投資實現(xiàn)產品的小批量,多梯化成為可能。面對日趨激烈的市場競爭,在充分滿足空氣動力性要求的前提下,車身造型更注重視覺效果,顯現(xiàn)出藝術化、多樣化和個性化的發(fā)展趨勢,一輛輛美侖美奐的車型應運而生,或激烈浪漫,或古典含蓄,或粗獷豪放,最大限度地滿足不同年齡、不同層次的購車族的要求。
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