《VortexWakes of Aircrafts》

请叫我雷锋

《VortexWakes of Aircrafts》
飞机涡尾迹
作者：
A.S. Ginevsky
A.I. Zhelannikov
Central Aerohydrodynamics
Institute (TsAGI)
出版社：Springer
出版时间：2009年

《VortexWakes of Aircrafts》

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《VortexWakes of Aircrafts》

《VortexWakes of Aircrafts》

目录
Abstract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  6
Foreword. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  7
Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  9
Chapter  1.  General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  1
1.1. Atmospheric turbulence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  1
1.2. Aircraft vortex wake . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  4
1.3. Turbulence characteristics of the vortex wake .  . . . . . . . . . . . . . . .  9
1.4. Present-day methods for numerical  simulation of  vortex wakes behind
trunk-route aircraft  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  10
Chapter  2.  Discrete vortex method. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  13
2.1. Problem statement  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  13
2.2. Fundamentals of the discrete vortex method .  . . . . . . . . . . . . . . . .  17
2.3. Point vortex  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  18
2.4. Vortex segment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  19
2.5. Closed vortex frame  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  20
2.6. Numerical  modeling  of free turbulence in  separated  and jet flows in
the framework of the discrete vortex method  .  . . . . . . . . . . . . . . .  21
Chapter  3.  The near vortex wake behind a single aircraft . . . . . . . . .  33
3.1. Aircraft geometry representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  33
3.2. Vorticity panel  representation  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  34
3.3. Peculiarities of flow simulation around trunk-route aircraft  . . . . . . .  34
3.4. The characteristics of the near vortex wake behind some aircraft  .  . .  35
Chapter  4.  Far vortex wake behind a turbojet aircraft . . . . . . . . . . .  39
4.1. The algorithm for computation of the far vortex wake behind aircraft  39
4.2.Mathematical model  of the far vortex wake  .  . . . . . . . . . . . . . . . .  41
4.3. Check for the existence and uniqueness of the solution . . . . . . . . . .  42
4.4. Similarity considerations for flow in the far vortex wake .  . . . . . . . .  47
4.5. A universal procedure for transition to the mathematical model  of the
far vortex wake  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  50
4.6. Consideration of the state of the atmosphere  .  . . . . . . . . . . . . . . .  53
4.7. Verification of the method and predicted  results.  . . . . . . . . . . . . . .  55
4.8. The characteristics of the vortex wake behind the Il-76 aircraft.  . . . .  57
4.9. The  characteristics  of  the vortex wake behind  the An-124, B-747 and
A-380 aircraft  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  61
Chapter  5.  Vortex wakes behind propeller-driven aircraft . . . . . . . . .  71
5.1. Problem statement  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  71
5.2. The effect of propellers on the far vortex wake characteristics  .  . . . .  72
5.3. On a rational  number of  vortices for modeling a propeller  .  . . . . . . .  76
5.4. Examples  of  computed  far  vortex  wake  characteristics  of  propeller-
driven aircraft  in comparison with experimental  data  .  . . . . . . . . . .  78
5.5. The characteristics of the vortex wake behind the An-26 aircraft.  . . .  79
5.6. The characteristics of the vortex wake behind the An-12 aircraft.  . . .  84
5.7. The characteristics of the vortex wake behind the C-130 aircraft .  . . .  90
Chapter  6.  Wind flow over rough terrain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  9
6.1. Basic conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  9
6.2. Problem statement  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  9
6.3. A solution technique.  Terrain representation  .  . . . . . . . . . . . . . . .  100
6.4. Examples of  air flow computations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  10
Chapter  7.  Simulation of the far vortex wake of an aircraft at takeoff
and landing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  105
7.1. Problem statement  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  15
7.2. Simulation of  an aircraft’s near vortex wake. Linear theory  .  . . . . . .  108
7.3. An approximate computation of  an aircraft’s far vortex wake  .  . . . . .  115
7.4. Generation  of  crossflow  by  vortex  tubes.  Turbulent  boundary  layer
computation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  116
7.5. Computation  of  the  far  vortex  wake  behind  the  B-727  aircraft  with
account for the effect of  the boundary layer on an aerodrome’s surface.
Comparison between computational  results and flight test data .  . . . .  118
7.6. Computation of  the far vortex wake of Russian–built Tu-204 and Il-96
trunk-route aircraft at landing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  122
7.7. On the visualization of  an aircraft’s far vortex wake near the ground  125
7.8. Conclusions and prospects  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  16
.
Chapter  8.  Aerodynamic loads on aircraft encountering vortex wakes
of other aircraft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  129
8.1. Problem statement  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  19
8.2. A solution technique  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  10
8.3. Verification of the method and predicted  results.  . . . . . . . . . . . . . .  131
8.4. The aerodynamic loads on aircraft in the far vortex wakes of preceding
aircraft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  134
8.5. Prediction  of  the  effect  of  wind  flow  over  rough  terrain  on  the
aerodynamic  loads  experienced by an aircraft  .  . . . . . . . . . . . . . . .  137
8.6. Numerical prediction of  an aircraft’s dynamics in a vortex wake . . . .  144
References.  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  19

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