2.4 ONERA-M6机翼风洞实验及数值模拟
图2.2为ONERA-M6机翼风洞实验的实物安装图，在本次模拟中采用了分区布置结构化网格的方法。由于左右机翼的布局对称性，本次模拟中只建立了右侧机翼的三维模型，这样不仅可以单独研究一个机翼的气动特性，而且也省去了因为网格数量巨大影响迭代速度的问题。同时把机翼分割成了9个区，分别对其布置了结构化网格，并且对机翼的近物面进行了局部加密；而外流场边界则选取了15倍翼根弦长的距离。并模拟采用Density Based-Explicit显式求解器，翼根截面处设为symmetry（对称）边界条件，模拟使用Spalart-Allmaras（S-A）一方程湍流模型，壁面为无滑移的绝热固壁，并采用压力远场边界条件，运用SIMPLE迭代并使用壁面函数法。如图2.3和图2.4所示。
图2.2 ONERA-M6机翼风洞实验的实物安装图
图2.3 机翼表面网格细化
图2.4 ONERA-M6机翼外流场网格
在笛卡儿坐标系（x1，x2，x3）下，定义速度分量为（u1，u2，u3），采用求和约定惯例，不计体积力和无热源的三维N-S方程守恒形式为
式中，w为状态矢量；fi为无黏（对流）通矢量项；fvi为黏性（耗散）通矢量。各项具体表达式如下：
在研究副翼铰链力矩前，我们首先把三维CFD计算的结果与风洞实验结果进行对比，计算了Ma=0.8395、α=3.06°时的ONERA-M6机翼的气动特性。图2.5和图2.6显示了机翼表面的压力云图和机翼上表面的λ激波。并且图2.7（a）、（b）、（c）、（d）、（e）、（f）分别给出了20%、44%、65%、80%、90%及95%六个展向位置的弦向压力系数，与风洞实验数据吻合较好，CFD模拟可信。
图2.5 机翼表面压力曲线分布图
图2.6 机翼表面压力云图
舵面铰链力矩是飞行器舵面操纵系统特性设计中的一个重要参数。舵面气动特性和舵面的铰链力矩的预测和设计始终存在很大的困难，过去基本上是单纯地依靠经过飞行试验考核的设计经验、数据库和风洞实验来获得。随着计算流体力学的全面发展，通过数值模拟获得比较可靠的数据成为可能。但模拟舵面绕流会涉及多翼面、舵面与主翼间几何外形的剪刀差、激波边界层干扰等许多流体方面的复杂流动问题。
李津和朱自强等人讨论了带副翼三维机翼绕流的N-S（纳维-斯托克斯）方程解，李孝伟和乔志德等人则对带襟、副翼的机翼的黏性绕流进行了分析，这两者都是对整个舵面绕流流场进行了研究，而没有对舵面的偏转，以及偏转引起的铰链力矩的大小，以及带来的气动特性方面的影响给出一个定性和定量的分析和研究，但是吴宗成和朱自强等人对三维副翼铰链力矩的特性进行了数值计算和分析，而本章主要针对亚声速状态下三维副翼的偏转以及铰链力矩特性进行分析和探讨。
图2.7 机翼表面六个展向位置的弦向压力系数与风洞实验数据对比曲线
（a）X/C=20%；（b）X/C=44%；（c）X/C=65%；（d）X/C=80%；（e）X/C=90%；（f）X/C=95%