摘要。2016 年,风能占美国所有发电量的 5.6%。大部分发展发生在农村地区,那里有利于利用风能的开放空间也为通用航空机场提供服务。因此,美国近 40% 的风力涡轮机都位于小型机场 10 公里范围内。风力涡轮机通过从大气中提取动量来发电,产生以风速不足和湍流增加为特征的顺风尾流。最近,涡轮机尾流对小型飞机构成危险的担忧已被用来限制风电场的发展。在此,我们使用公用事业规模涡轮机尾流的大涡模拟 (LES) 评估小型飞机的滚动危险。计算假设飞机以各种方向横穿尾流时风产生的升力和随后的滚转力矩。探讨了稳定和中性分层的情况,稳定情况代表了可能的最坏情况,因为较低的环境湍流允许更长时间的尾流持续。在这两种情况下,假设飞机在下行尾流和横行尾流横穿过程中经历的滚转力矩中只有 0.001% 会导致滚转风险增加。
图 3.1 – 表示动量守恒和钝体尾流的控制面(风洞的固体壁、固体物体和限制有效尾流的恒压表面,两个表面垂直于未受干扰的速度矢量,表面 1 位于物体的上游,表面 2 是尾流横截面最大的表面)[4] ............................................................................................................................. 28
g. 尾流湍流间隔要求详见 RA3277。当飞机按照目视飞行规则飞行,且似乎不太可能存在适合飞行最后进近阶段的最小间隔时,管制员应告知飞行员“注意尾流湍流;建议距离为 (number) 英里”。为了减少 RT,同一尾流湍流类别的军用飞机之间将省略此传输。(“小”尾流湍流类别中两架飞机之间的建议距离为 3 海里。)
摘要。2016 年,风能占美国所有发电量的 5.6%。大部分发展发生在农村地区,那里的开放空间有利于利用风能,同时也为通用航空机场提供服务。因此,美国近 40% 的风力涡轮机都位于小型机场 10 公里范围内。风力涡轮机通过从大气中提取动量来发电,产生以风速下降和湍流增加为特征的顺风尾流。最近,人们担心涡轮机尾流会对小型飞机造成危害,这被用来限制风电场的发展。在此,我们使用公用事业规模涡轮机尾流的大涡模拟 (LES) 来评估小型飞机的滚动危害。计算假设飞机以各种方向横穿尾流时风产生的升力和随后的滚动力矩。探讨了稳定和中性分层的情况,稳定情况代表了可能的最坏情况,因为较低的环境湍流允许尾流持续更长时间。在这两种情况下,假设飞机在下行尾流和横行尾流横断面过程中经历的滚转力矩中只有 0.001% 会导致滚转风险增加。
摘要。2016 年,风能占美国所有发电量的 5.6%。大部分发展发生在农村地区,那里有利于利用风能的开放空间也为通用航空机场提供服务。因此,美国近 40% 的风力涡轮机都位于小型机场 10 公里范围内。风力涡轮机通过从大气中提取动量来发电,产生以风速不足和湍流增加为特征的顺风尾流。最近,涡轮机尾流对小型飞机构成危险的担忧已被用来限制风电场的发展。在此,我们使用公用事业规模涡轮机尾流的大涡模拟 (LES) 评估小型飞机的滚动危险。计算假设飞机以各种方向横穿尾流时风产生的升力和随后的滚转力矩。探讨了稳定和中性分层的情况,稳定情况代表了可能的最坏情况,因为较低的环境湍流允许更长时间的尾流持续。在这两种情况下,假设飞机在下行尾流和横行尾流横穿过程中经历的滚转力矩中只有 0.001% 会导致滚转风险增加。
c) 计算每个速度下通过四分之一弦点的俯仰力矩与攻角的关系,并将结果显示在表格中。5. a)。以 20、35 和 50 米/秒的空速运行风洞,并在攻角为 0°、4°、8°、12° 和 16° 时获取垂直安装的压力翼尾流中的尾流压力测量值。每次设置数据之前,务必检查机翼和皮托管的零速度压力测量值。您需要测量并校正零速度时压力传感器中的任何偏移。注意:在较小的攻角值(即最多约 8 度)下,可用的耙子可以充分覆盖整个尾流场。但是,在较高的攻角下,耙子可能无法完全覆盖尾流。为了正确测量这些极端值的尾流场,您需要将耙子移到机翼上方和下方。有关最高攻角尾流场测量设置的帮助,请咨询助教、教授或技术员)b) 绘制标准化尾流测量压力分布 q / q ∞ 与三种不同速度下每个攻角的尾流距离的关系。c) 通过对每个攻角和三个速度的尾流压力分布进行积分,用动量法计算翼型的阻力系数。绘制实验中使用的每个流速的阻力系数与攻角的关系,并将此结果与上面第 3 部分计算出的阻力进行比较。确保对两个不同阻力估计值中的任何差异或差异进行评论。6.确定雷诺数对升力、阻力和 1/4 弦俯仰力矩系数的影响。(绘制压力翼测量的升力和俯仰力矩系数,以及尾流测量的阻力系数与所有可用攻角的雷诺数的关系。)
ESD 被认为是一种升级的推进解决方案,主要用于船体比新船大得多的商用船舶。但希望通过这篇论文的工作,它也能成为一种更节能的新船解决方案。预定子已经在市场上供客户使用,但 Kongsberg 自己还没有这种节能解决方案可以提供给他们的客户。根据 Kongsberg 的竞争对手的说法,对于船体非常笨重的船舶,能源效率可以提高 10%。船舶前进时产生的尾流对螺旋桨的效率有重大影响。因此,观察尾流在水下的表现,尤其是尾流在通过 ESD 时会受到怎样的影响,也很有趣。ESD 将作为尾流流入的指导方针,然后影响螺旋桨平面的尾流场。因此,在操纵螺旋桨的尾流场时,ESD 的横截面将发挥关键作用。
确定飞行包线极限所需的测试,该极限是风速和风向的函数。舰载飞行操作必须应对海洋环境特有的挑战,例如船舶运动和船舶上层建筑产生的尾流湍流。船舶尾流影响飞机性能和操纵品质特征,进而影响飞行员的工作量。船舶尾流特征因船舶而异,甚至同一艘船的不同相对风角也不同。在模拟环境中评估船舶尾流严重程度的能力使得在设计过程中解决与尾流相关的设计考虑因素,例如船舶几何布局和飞机飞行控制设计。NAVAIR 开发了一种桌面尾流分析工具,用于模拟飞机在受到计算流体力学 (CFD) 创建的精确船舶尾流速度时操纵特性。该工具已应用于多种船舶配置,以评估尾流对旋翼和固定翼飞机的影响。这项工作描述了构成尾流评估工具的实时飞机飞行动力学模型和 CFD 尾流模型,总结了验证和确认工作,并描述了用于评估船舶尾流严重程度的比较过程(针对示例船舶配置)。
降低骑手的阻力系数骑手还可以尝试通过流线型来降低阻力系数。阻力系数是衡量物体形状和空气在其周围流动的平稳程度的指标。如前所述,非流线型物体在其后留下较大的低压尾流,阻力系数较高。流线型物体在其后留下较小的尾流,因此阻力系数较低,总体阻力水平较低。下图说明了流线型较差的物体如何留下较大的湍流低压尾流(这又增加了它们的整体气动阻力)。
降低骑手的阻力系数骑手还可以尝试通过流线型来降低阻力系数。阻力系数是衡量物体形状和空气在其周围流动的平稳程度的指标。如前所述,非流线型物体在其后留下较大的低压尾流,阻力系数较高。流线型物体在其后留下较小的尾流,因此阻力系数较低,总体阻力水平较低。下图说明了流线型较差的物体如何留下较大的湍流低压尾流(这又增加了它们的整体气动阻力)。