一种针对近地阶段飞机尾流的主动干预模拟实验方法技术

本发明专利技术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。

An active intervention simulation experiment method for aircraft wake in the near ground stage

The invention discloses an active intervention simulation experiment method for aircraft wake in the near ground stage. The method is based on the active intervention simulation experiment method based on computational fluid dynamics (CFD). It can be divided into body modeling, active intervention setting, numerical calculation model selection, numerical simulation calculation, grid division and numerical simulation results. The formation and development of the fast two vortices can effectively destroy the structure of the main wake vortex, block and weaken the tangential turbulent kinetic energy of the tail vortex, induce the instability of the main vortex structure, produce the Ludwig intersecting instability, and increase the dissipation rate of the tail vortex ring by 15%, thus effectively weakening the tail vortex intensity and reducing the aircraft tail flow to the aircraft flight. The influence of safety will improve the safety level of ATC operation in terminal area. Low cost and high reliability methods are used to artificially intervene the near wake vortex, thereby reducing the trailing vortex interval and improving the operation efficiency of ATC.

【技术实现步骤摘要】
一种针对近地阶段飞机尾流的主动干预模拟实验方法
本专利技术涉及民航空中交通管理，具体涉及一种针对近地阶段飞机尾流的主动干预模拟实验方法，可为机场尾流干扰板的研发和设计提供可行的模拟验证方法。
技术介绍
飞机在空中飞行时,机翼上下的气压差会导致气流绕过翼尖在飞机后方形成一种大尺度、高能量旋涡尾流场，难以自行消散。当后方飞机误入前机尾流场区域时，处置不当极易发生飞行事故。统计表明，国际上绝大多数的尾涡遭遇事件发生在离地100米以下的近地阶段。在平静大气中，近地阶段的尾流滞空时间可长达2-3分钟，导致飞机之间需要保持过大的尾流间隔，影响机场容量的提升。截至目前，我国已成为全球增长最快、规模仅次于美国的全球第二大航空运输市场。在现有尾流间隔标准下，北京、上海、广州等大型繁忙机场的时刻资源早已饱和，旺盛的航空运输需求使得航班延误已成为民航运行的“新常态”。飞机后方的尾涡流场属于非定常分离流场、具有尺度大、演变机理复杂、影响因素众多的特点。通过系统地辨识尾涡流场演变机理，主动引入外部干扰源以加快尾流的消散，是安全审慎地缩减尾流间隔、提高机场运行效率的理想途径。在飞机尾涡强度减缓与干预方面，传统方本文档来自技高网...

【技术保护点】
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...

【技术特征摘要】
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《ICAO8168》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...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏志强，刘薇，庄南剑，温瑞英，李志远，牟明江，胡杨，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：天津,12