Выводы и перспективы
Представлен эффективный приближенный метод моделирования дальнего вихревого следа тяжелых самолетов на режимах взлета и посадки, основанный на сочетании метода дискретных вихрей и интегрального метода расчета турбулентного пограничного слоя. Важным достоинством предложенного метода моделирования является учет индивидуальных особенностей самолета, в частности, механизации крыла при расчете ближнего вихревого следа самолета и сворачивания этого следа в два вихревых жгута дальнего вихревого следа. Расчеты выполнены для ряда отечественных и зарубежных магистральных самолетов при различной высоте горизонтального полета, скорости Бокового ветра, турбулентности атмосферы. Результаты расчета коэффициента подъемной силы, начальной циркуляции вихревых жгутов и их траекторий удовлетворительно согласуются с известными данными трубных и летных экспериментов.
В рамках метода дискретных вихрей можно, в частности, исследовать взаимодействие вихревого следа самолета на режимах взлета и посадки в случае, когда скорость ветра по вертикали не является постоянной, а изменяется в соответствии с теорией Монина-Обухова или с результатами эксперимента для приземного слоя атмосферы при устойчивой, нейтральной и неустойчивой стратификации [30, 57]. Для этого следует моделировать двумерное течение, неизменное вдоль оси 0х и направленное вдоль оси Oz.
Это течение при y > O может быть представлено системой нескольких (4-5) параллельных цепочек вихрей, расстояние между которыми Ду выбирается так, чтобы профиль скорости uz (y) совпадал с профилем скорости ветра в приземном слое атмосферы (—то < z < то). Такой подход был использован при моделировании периодического возбуждения плоского турбулентного слоя смешения [76], а также взаимодействия вихревого следа самолета с поперечным ветровым потоком, причем вихревой след задавали в виде двух вихревых нитей противоположного вращения [33, 89]. При указанном моделировании для выполнения условия непротекания на поверхности земли (у = 0) при у < 0 следует задать систему зеркально отраженных вихревых цепочек с циркуляцией противоположного знака.
Наличие Бокового сносящєго потока с постоянной по высоте скоростью, как указано выше (см., например, рис. 7.10 —рис. 7.15), приводит к асимметрии течения: оба вихревых жгута следа смещаются в горизонтальном (вдоль оси z) и вертикальном (вдоль оси у) направлениях.