30P30N三段翼
1. 算例标识
TwoD_30p30n（A08、B14）
2. 算例概述
30P30N 三段翼型是典型的高升力多段增升构型，也是航空领域被广泛用于 CFD 验证的标准算例之一。该构型为典型的着陆状态，前缘缝翼与后缘襟翼偏角均为 30°，缝翼缝道宽度为 2.95%、外伸量为 2.5%，襟翼缝道宽度为 1.27%、外伸量为 0.25%；多段翼缝道内的复杂射流、尾迹与附面层相互作用，以及大攻角下的流动分离现象，对 CFD 软件的高升力特性模拟能力提出了严苛考验。通过将 PHengLEI 软件的数值模拟结果与该算例的试验数据[1]进行对比，可有效验证软件在多段翼型高升力流动模拟、缝道复杂流动捕捉及分离流预测等方面的计算能力。
3. 计算描述
计算状态
| 马赫数 | 单位雷诺数（/m） | 攻角（°） | 侧滑角（°） | 温度（K） |
|---|---|---|---|---|
| 0.2 | 9e6 | 19 | 0 | 288 |
几何模型
图1给出了30P30N三段翼的几何模型。
图1 30P30N三段翼几何模型示意图[1]
参考网格
网格基本信息如表2所示，示意图如图2-图3所示。
| 网格类型 | 网格块数 | 网格点数 | 网格单元数 | 第1层网格高度（m） |
|---|---|---|---|---|
| 结构 | 8 | 135968 | 133568 | 5e-6 |
| 非结构 | 1 | 28439 | 36643 | 4e-6 |
.png) （a） | .png) （b） |
图2 30P30N三段翼结构网格示意图
.png) （a） | .png) （b） |
图3 30P30N三段翼非结构网格示意图
边界条件信息
外边界设置为远场边界，模型表面为粘性固壁边界。
气动力计算参考信息
| 参考面积（m2） | 参考长度(m) | 参考展长(m) | 力矩参考点(m) |
|---|---|---|---|
| 1 | 1 | 1 | (0,0,0) |
4.参数设置
| 参数 | 值 | 备注 |
|---|---|---|
| ifLowSpeedPrecon | 0 | 是否低速预处理 |
| inviscidSchemeName | roe | 空间离散方法 |
| CFLEnd | 2 | 终止CFL数 |
| tscheme | 4(LU-SGS) | 时间离散方法 |
5.测试结果
.png) （a1） | .png) （a2） |
.png) （b1） | .png) （b2） |
.png) （c1） | .png) （c2） |
图4 壁面压力系数（左：SA；右：SST）
图4为30P30N多段翼型物面压力系数分布。结果表明，各方案计算得到的缝翼、主翼、襟翼壁面压力系数分布与试验数据整体高度吻合，能够准确捕捉三段翼吸力面负压峰值、压力面载荷及缝道射流增压特征。
| CL | CD | |
|---|---|---|
| PHengLEI_str(SA) | 4.347(4.34%) | 0.0951 |
| PHengLEI_unstr(SA) | 4.244(1.87%) | 0.1129 |
| PHengLEI_str(SST) | 4.263(2.33%) | 0.0949 |
| PHengLEI_str(SST) | 4.226(1.44%) | 0.1092 |
| Exp[1] | 4.166 | / |
表5给出了不同计算方案下的升阻力系数，并与试验结果进行了对比分析。结果表明，SST湍流模型与非结构网格组合的升力系数偏差最小，阻力系数预测结果也更接近试验值；SA模型对襟翼局部分离的预测偏保守，导致升力系数偏高，而结构网格在阻力系数计算中存在一定偏差，整体均满足工程精度要求，验证了数值方法对高升力多段翼流动的模拟精度。
6.总结
针对30P30N三段翼型高升力流动进行数值模拟，系统考核了SA、SST湍流模型及结构、非结构网格在复杂多部件干扰流场中的模拟能力，验证了PHengLEI软件对强逆压梯度下边界层分离、再附及缝道射流流动的捕捉效果。压力系数分布清晰复现了三段翼载荷分布规律，物面压力系数及升阻力系数的预测均与试验数据整体吻合度较高。综上，本次测试采用的网格、计算方法及参数设置合理，各方案均能有效模拟30P30N三段翼高升力流动特性，准确捕捉缝道加速、襟翼分离等核心流动现象，可为PHengLEI软件的高升力流动模拟能力提供可靠的验证依据，也能为同类多段翼型CFD软件的工程应用及性能评测提供参考。