局部翼面運(yùn)動(dòng)對(duì)水翼水動(dòng)力學(xué)特性的影響研究

郭濤 王文全 王欣宇

摘要 符合水動(dòng)力學(xué)特性的水翼可以在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生較高的升力，大幅提升其水力性能。而邊界層的分離發(fā)生在水翼上時(shí)將會(huì)產(chǎn)生失速，使水動(dòng)阻力大大增加，從而失去水翼應(yīng)用的初衷。為了達(dá)到良好的增升減阻效果，采用了在關(guān)鍵部位以運(yùn)動(dòng)表面代替固定表面的流動(dòng)分離控制技術(shù)，基于隱式直接力浸入邊界法，采用C++編程計(jì)算了流體與水翼的耦合運(yùn)動(dòng)。從升力系數(shù)、失速角推遲量和流場(chǎng)信息方面對(duì)比了運(yùn)動(dòng)表面的投放時(shí)機(jī)、投放位置、長(zhǎng)度、運(yùn)動(dòng)速度等運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)水翼水力性能的影響。結(jié)果表明，局部運(yùn)動(dòng)位于翼型上表面后緣時(shí)，對(duì)流動(dòng)分離控制和水翼水力性能的提升效果最好；運(yùn)動(dòng)表面向邊界層注入的附加動(dòng)量能有效減小流動(dòng)分離，達(dá)到較好的增升減阻效果，但注入的動(dòng)量也不是越大越好，局部運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)度越長(zhǎng)、速度越大，越容易形成大范圍的低壓區(qū)和正向漩渦，反而影響升阻比的提高或使失速角提前。從投放時(shí)機(jī)、長(zhǎng)度、速度等方面綜合考慮，對(duì)于該翼型，提升水力性能最佳的工況為攻角45°時(shí)，在上表面后緣投放相對(duì)長(zhǎng)度為0.14，相對(duì)速度為3的局部運(yùn)動(dòng)；其次是攻角28°時(shí)，在上表面后緣投放相對(duì)長(zhǎng)度為0.38，相對(duì)速度為1的局部運(yùn)動(dòng)。

關(guān)鍵詞 水翼; 浸入邊界法; 邊界層分離; 運(yùn)動(dòng)表面; 水翼后緣渦

引 言

水翼在水中的運(yùn)動(dòng)機(jī)理與機(jī)翼在空氣中的運(yùn)動(dòng)機(jī)理一樣，來(lái)流與水翼有一定攻角，由于翼界面的拱度而使其上、下表面受到的水壓力不同，下表面大而上表面小，從而產(chǎn)生升力。符合水動(dòng)力學(xué)特性的水翼可以在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，產(chǎn)生較高的升力，使水動(dòng)阻力大為減小。這也就是為什么水翼艇能夠在水面高速行駛的主要原因。同時(shí)，水翼繞流也是一個(gè)經(jīng)典的流體力學(xué)問(wèn)題，涉及層流邊界層、轉(zhuǎn)捩后的層流剪切層、過(guò)渡層和交疊層等湍流邊界層，以及湍流脈動(dòng)等物理學(xué)機(jī)理。當(dāng)水流過(guò)水翼時(shí)，由于水翼表面不是絕對(duì)光滑的，加之流體具有黏性，所以，緊貼表面的一層水受到阻滯，流速減小為零，內(nèi)層影響外層，直到減速接近停止，貼近固體表面的這層范圍稱之為邊界層，也稱之為附面層。而邊界層的分離發(fā)生在水翼上時(shí)將會(huì)產(chǎn)生失速，使水翼的水動(dòng)阻力大大增加，從而失去水翼應(yīng)用的初衷。因此，為了達(dá)到良好的增升減阻效果，邊界層分離控制技術(shù)一直是翼型設(shè)計(jì)和顫振抑制［1?4］研究的熱門課題。比較常見的控制方法有渦流發(fā)生器、射流［5］、凹凸表面（粗糙面）技術(shù)和吸氣等。

近年發(fā)展的運(yùn)動(dòng)表面邊界層分離控制技術(shù)（Moving Surface Boundary?Layer Control）［6］，是一種可以有效防止或延遲邊界層與固體壁面分離的主動(dòng)流動(dòng)控制技術(shù)，在翼型增升減阻和船舶推進(jìn)的研究中展現(xiàn)了良好的效果。該技術(shù)是在關(guān)鍵部位以運(yùn)動(dòng)表面代替固定表面，其原理是通過(guò)運(yùn)動(dòng)表面向邊界層注入附加動(dòng)量以減小壁面處與平均流的速度差，從而延緩邊界層的增長(zhǎng)和流動(dòng)分離，以達(dá)到降低水動(dòng)阻力的目的。自20世紀(jì)90年代，以Modi等［7?10］團(tuán)隊(duì)為首，對(duì)運(yùn)動(dòng)表面邊界層控制技術(shù)進(jìn)行了深入且廣泛的研究，獲得了許多成果。通過(guò)對(duì)二維平板、翼型、矩形柱、圓柱等不同形狀的大量實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)表面的速度與自由流速度的比值、設(shè)置位置、運(yùn)動(dòng)表面粗糙程度以及間隙都對(duì)增升減阻效果有重要的影響。最近，Salimipour等［11?12］也對(duì)運(yùn)動(dòng)表面邊界層控制技術(shù)進(jìn)行了進(jìn)一步的研究。2019年其團(tuán)隊(duì)以圓柱繞流為研究對(duì)象，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)表面在控制尾流、抑制附面層的增長(zhǎng)、縮小尾跡區(qū)以及抑制渦在圓柱上脫落的效果明顯，但隨著雷諾數(shù)的增加，運(yùn)動(dòng)表面效應(yīng)降低。2020年，對(duì)翼型繞流進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)表面的數(shù)值計(jì)算。在S809翼型表面上設(shè)置了一個(gè)長(zhǎng)度為0.1c（c為弦長(zhǎng)）的運(yùn)動(dòng)表面，雷諾數(shù)為7.5×105。結(jié)果表明，增升減阻效果明顯，改善了翼型的氣動(dòng)性能。當(dāng)攻角分別為8°，11°，14°，17°和20°時(shí)，翼型的機(jī)械性能分別提高了30%，62%，131%，152%和800%。說(shuō)明運(yùn)動(dòng)表面向邊界層注入的附加動(dòng)量能有效減小分離的流動(dòng)區(qū)域，達(dá)到較好的增升減阻效果。但是不同翼型的形狀和翼界面拱度差異較大，如何使用具有適當(dāng)速度和適當(dāng)位置的運(yùn)動(dòng)表面，提升翼型的氣動(dòng)和機(jī)械性能仍然是一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題。

目前運(yùn)動(dòng)表面邊界層控制技術(shù)在國(guó)內(nèi)發(fā)展還比較貧乏，只有少數(shù)的幾例［13?15］，國(guó)內(nèi)外差距仍較大。本文以實(shí)驗(yàn)室某型實(shí)際水翼為研究對(duì)象，采用一種隱式直接力浸入邊界法［16］，采用C++編程計(jì)算了流體與水翼的耦合運(yùn)動(dòng)。浸入邊界法（Immersed Boundary Method， IBM）將固體域視為流體，固體邊界離散為若干個(gè)拉格朗日網(wǎng)格點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算網(wǎng)格點(diǎn)上的“力場(chǎng)”來(lái)模擬固體邊界。采用該方法能有效捕捉攻角發(fā)生改變時(shí)的水翼邊界，并有效避免了貼體網(wǎng)格的不斷更新對(duì)動(dòng)邊界流場(chǎng)計(jì)算效率和精度的影響，特別適用于固體具有大變形時(shí)的流?固耦合，在生物力學(xué)方面得到了廣泛應(yīng)用［17?22］。本文選取翼型上表面某局部為運(yùn)動(dòng)表面，對(duì)比分析了不同繞流條件下，運(yùn)動(dòng)表面的位置、長(zhǎng)度、速度以及投放時(shí)機(jī)（攻角）等參數(shù)對(duì)翼型的增升減阻性能、失速角推遲量等水動(dòng)力學(xué)特性和繞流流場(chǎng)結(jié)構(gòu)及流動(dòng)分離控制的影響規(guī)律。

1 數(shù)值求解方法

為避免復(fù)雜貼體網(wǎng)格的生成和動(dòng)、靜界面滑移網(wǎng)格技術(shù)插值帶來(lái)的誤差，采用浸入邊界法模擬流體與水翼之間的耦合運(yùn)動(dòng)。借助求解不可壓縮N?S方程組的分步投影方法的思想，求解基于浸入邊界法的耦合系統(tǒng)方程。其中剛體邊界離散點(diǎn)的作用力密度通過(guò)強(qiáng)制滿足剛體邊界的無(wú)滑移條件（位移和速度一致）導(dǎo)出，結(jié)合剛體定軸旋轉(zhuǎn)的動(dòng)量矩定理，采用Newmark時(shí)間積分方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)剛體運(yùn)動(dòng)特性的預(yù)測(cè)。同時(shí)，通過(guò)光滑函數(shù)，將剛體邊界離散點(diǎn)的作用力密度轉(zhuǎn)換到流體的歐拉網(wǎng)格點(diǎn)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)流場(chǎng)速度的修正。該IBM數(shù)值算法的有效性驗(yàn)證可參見文獻(xiàn)［16］。

1.1 浸入邊界法控制方程

流場(chǎng)采用固定歐拉網(wǎng)格，浸入在其中的固體邊界采用拉格朗日坐標(biāo)描述，并可以在歐拉網(wǎng)格上自由移動(dòng)。流固之間的信息交換通過(guò)隱式直接力浸入邊界法進(jìn)行處理。將整個(gè)物理區(qū)域（包括流場(chǎng)和固體）視為不可壓縮黏性牛頓流體，其連續(xù)方程和動(dòng)量方程的無(wú)量綱形式可表示為：

2 數(shù)值算例

2.1 計(jì)算模型

計(jì)算域如圖1所示，為一長(zhǎng)×寬=15c×10c（網(wǎng)格數(shù)600×400）的矩形區(qū)域，流體次區(qū)域?yàn)檫呴L(zhǎng)1.4c（網(wǎng)格數(shù)56×56）的正方形區(qū)域，次區(qū)域中央浸沒一剛性水翼。計(jì)算域左側(cè)為均勻來(lái)流入口邊界，采用Dirichlet邊界條件，即u=U∞，v=0；上、下兩側(cè)均為無(wú)穿透邊界，即u=U∞，v=0；右側(cè)為自由出流邊界，采用Neumenn邊界，即?u?x=0，?v?x=0。上游遠(yuǎn)方來(lái)流的最大特征速度U∞=1，來(lái)流雷諾數(shù)為800。整個(gè)流場(chǎng)采用一套Δx=Δy=0.025的等間距均勻四邊形網(wǎng)格，時(shí)間步長(zhǎng)為Δt=0.001 s。固體邊界也采取與流體網(wǎng)格尺度相等的等間距離散，即整個(gè)翼型的固體邊界離散為101個(gè)拉格朗日點(diǎn)。

2.2 水翼擺動(dòng)方式及表面運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)置

該翼型為本團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)某型號(hào)實(shí)際水翼，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，水翼特征弦長(zhǎng)c=1.0，翼片最大厚度為h=0.179c，翼片相對(duì)彎曲度為0.019，樞軸點(diǎn)O位于弦長(zhǎng)線的中心點(diǎn)上，與前緣的距離b=0.466c。

坐標(biāo)原點(diǎn)也位于樞軸點(diǎn)上，本文只考慮水翼繞樞軸點(diǎn)旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)形式，攻角θ（擺角）的變化規(guī)律由下式控制：

式中 θ0代表最大攻角值；ω=2πf為圓頻率，代表振蕩角頻率，f為運(yùn)動(dòng)頻率；該水翼的擺動(dòng)形式為在正弦振蕩的基礎(chǔ)上演變而來(lái)（當(dāng)β=1時(shí)為正弦波的半個(gè)波長(zhǎng)）。β=2.5代表非正弦振蕩，前后0.2 s為勻速開、關(guān)時(shí)間段，中間持續(xù)0.6 s，其方波曲線如圖3所示。

該水翼最大升力系數(shù)為4.07，失速角為45°。

為方便分析運(yùn)動(dòng)表面的長(zhǎng)度、運(yùn)動(dòng)速度、位置對(duì)翼型水力性能的影響，分別將其進(jìn)行無(wú)量綱化處理，定義運(yùn)動(dòng)表面相對(duì)長(zhǎng)度S（翼面運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度與水翼弦長(zhǎng)之比）和相對(duì)速度K（翼面速度與來(lái)流速度之比）為：

式中 xms為運(yùn)動(dòng)表面真實(shí)長(zhǎng)度；Ums為運(yùn)動(dòng)表面真實(shí)速度；對(duì)于運(yùn)動(dòng)表面的位置主要由起始點(diǎn)g（x，y）控制，如圖4所示。

3 結(jié)果分析

3.1 運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)水翼水力性能的影響對(duì)比

表1對(duì)水翼水力性能提升的關(guān)鍵參數(shù)最大升力系數(shù)和失速角推遲量進(jìn)行了對(duì)比，分析了運(yùn)動(dòng)表面介入位置、相對(duì)特征長(zhǎng)度和相對(duì)特征速度等不同運(yùn)動(dòng)參數(shù)下的流動(dòng)分離控制效果。

由表1可知：（1）運(yùn)動(dòng)表面的介入位置對(duì)水力性能的影響分析：從失速角推遲量來(lái)看，當(dāng)局部運(yùn)動(dòng)位于前緣時(shí)，失速角不僅沒有推遲反而提前了，說(shuō)明其對(duì)性能改善作用比較小，甚至有一定的反作用；當(dāng)局部運(yùn)動(dòng)位于翼型上表面后緣時(shí)，對(duì)流動(dòng)分離控制的效果最好。從升力的提升方面來(lái)考慮，在攻角分別為15°，28°，36°時(shí)刻加入局部運(yùn)動(dòng)也是在后緣提升效果最佳；而達(dá)到失速角（45°）時(shí)才啟動(dòng)局部運(yùn)動(dòng)，則在水翼上表面中段位置啟動(dòng)時(shí)，升力系數(shù)提升效果最佳，提高了1.16，但此時(shí)失速角推遲量卻只有0.3°。因此，綜合考慮，局部運(yùn)動(dòng)對(duì)性能提升的最佳位置為后緣。（2）運(yùn)動(dòng)表面相對(duì)長(zhǎng)度對(duì)水力性能的影響分析：在水翼上表面后緣加入相對(duì)速度K=1，而長(zhǎng)度變化的局部運(yùn)動(dòng)，綜合對(duì)比升力系數(shù)提高值和失速角推遲量可知，在0°，28°，36°攻角時(shí)刻，加入相對(duì)長(zhǎng)度S=0.38的局部運(yùn)動(dòng)，效果最佳。而在15°，45°攻角下則分別為S=0.27，S=0.14時(shí)，效果最佳。下一步，對(duì)這幾個(gè)工況進(jìn)行了不同相對(duì)速度影響的分析。（3）結(jié)果表明，在45°攻角時(shí)，在水翼上表面后緣加入S=0.14， K=3的局部運(yùn)動(dòng)效果最佳，升力系數(shù)增量達(dá)1.46。其次是在28°和36°攻角時(shí)，在水翼上表面后緣加入S=0.38， K=1的局部運(yùn)動(dòng)效果較好，升力系數(shù)增量分別為1.13和1.0。而在0°攻角時(shí)，在水翼上表面后緣加入S=0.38， K=3的局部運(yùn)動(dòng)，雖然升力系數(shù)提高了2.05，但是失速角卻反而提前。

3.2 失速角處流場(chǎng)結(jié)果對(duì)比

3.2.1 投放時(shí)機(jī)對(duì)邊界層分離位置的影響

局部運(yùn)動(dòng)用于改善水翼水力性能的原理主要是通過(guò)防止或延遲邊界層與固體壁面的分離以達(dá)到減小阻力的目的。邊界層分離對(duì)于水翼繞流是有害的，當(dāng)攻角達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)導(dǎo)致失速。導(dǎo)致失速的根本原因是水翼上下表面受力不平衡，邊界層分離則加劇了這種不平衡，輕則升阻比降低，重則直接失去升力進(jìn)而失穩(wěn)。

圖5對(duì)比了該翼型失速角（45°）處邊界層分離點(diǎn)的位置，即在不同角度加入局部運(yùn)動(dòng)后攻角到達(dá)45°時(shí)的邊界層分離位置。根據(jù)前文分析的失速角推遲規(guī)律，將運(yùn)動(dòng)表面設(shè)在后緣對(duì)于失速角推遲效果最好，故對(duì)比方案中不同角度加入的局部運(yùn)動(dòng)均選擇位于后緣，以觀察局部運(yùn)動(dòng)對(duì)于水翼性能的改善效果。圖中運(yùn)動(dòng)表面相對(duì)長(zhǎng)度和相對(duì)速度均為S=0.14， K=1。

從圖5（a）中可直觀地看到無(wú)局部運(yùn)動(dòng)加入時(shí)邊界層分離位置在翼片上表面的中間位置。而在0°，15°，28°加入局部運(yùn)動(dòng)表面時(shí)，邊界層的分離逐漸向水翼尾部靠近，而且在流動(dòng)分離處流速明顯增大，在圖中表現(xiàn)為一個(gè)紅色的凹陷。說(shuō)明已經(jīng)成功阻止了邊界層分離的進(jìn)一步擴(kuò)大，表現(xiàn)為失速角延遲。其中，28°加入局部運(yùn)動(dòng)表面時(shí)，延遲邊界層分離效果最好，其失速角延遲至52.06°，性能提升15.69%。而36°，45°加入局部運(yùn)動(dòng)的效果一般，分離位置似乎并無(wú)明顯推后。考慮到此時(shí)剛剛啟動(dòng)局部運(yùn)動(dòng)，并未發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。如圖6所示，翼型運(yùn)動(dòng)到失速角45°附近時(shí)阻力系數(shù)突升，升力系數(shù)明顯降低，流動(dòng)分離已發(fā)生。雖然此時(shí)局部運(yùn)動(dòng)啟動(dòng)縮小了平均流與壁面之間的速度差，使升力系數(shù)有了小幅度的升高，但還是沒能有效阻止或延遲流動(dòng)的分離。

3.2.2 不同運(yùn)動(dòng)參數(shù)下壓力場(chǎng)結(jié)果對(duì)比

圖7（a）為失速角處（45°）無(wú)局部運(yùn)動(dòng)加入時(shí)水翼附近的壓力場(chǎng)。從中可看出，翼片下表面壓力呈現(xiàn)紅色，遠(yuǎn)大于翼片上表面壓力。上表面僅在翼型頭部存在一個(gè)非常小的低壓區(qū)，從前緣到后緣壓力逐漸增大，流動(dòng)減速，動(dòng)量不足。

在繞流過(guò)程中，流體沿翼型上表面向后流動(dòng)逐漸減速增壓。流動(dòng)在逆壓梯度作用下，則會(huì)進(jìn)一步減速，最后整個(gè)邊界層內(nèi)流體的動(dòng)量不足以長(zhǎng)久地維持流體一直沿主流向后緣流動(dòng)，以致于在物體表面某處的速度會(huì)與主流的速度方向相反，即產(chǎn)生逆流，形成一個(gè)負(fù)的后緣渦，如圖7（b）所示。逆流會(huì)把邊界層向中間部位排擠，造成邊界層突然變厚或分離。流體分離之后，逆流將從緊靠物面的地方進(jìn)入主流，與主流發(fā)生摻混。這種摻混會(huì)使翼型上表面壓力增加，升力驟降，水翼兩側(cè)受力不平衡，最終導(dǎo)致失速。

圖7（c）～（k）是在28°攻角下投放不同位置、長(zhǎng)度比和速度比等運(yùn)動(dòng)參數(shù)的局部運(yùn)動(dòng)后，水翼運(yùn)動(dòng)到45°時(shí)的壓力場(chǎng)。對(duì)比后發(fā)現(xiàn)：（1）在局部運(yùn)動(dòng)的介入之下，翼片表面流動(dòng)速度加快，壓力減小。特別是在上表面加入局部運(yùn)動(dòng)的附近，存在一個(gè)明顯的低壓區(qū)，有利于提高升阻比。（2）隨著運(yùn)動(dòng)表面長(zhǎng)度、速度的增加，向邊界層內(nèi)注入的動(dòng)量增多，有利于維持流體一直沿主流向后緣流動(dòng)；同時(shí)，低壓區(qū)范圍也增大，升阻比提高。（3）當(dāng)加入的局部運(yùn)動(dòng)位于后緣時(shí)，低壓區(qū)也靠后，有利于流體向后緣流動(dòng)。這也解釋了為什么同樣長(zhǎng)度、速度的局部運(yùn)動(dòng)位于水翼后緣時(shí)，其減壓效果和對(duì)流動(dòng)分離控制的效果要優(yōu)于前緣和中段。故局部運(yùn)動(dòng)最佳放置位置為翼片后緣。但是，在后緣加入的局部運(yùn)動(dòng)，速度也不宜過(guò)大，不然低壓區(qū)太大一直拖到尾尖下游，形成較大的后緣渦，反而影響水翼下表面的升力，不利于結(jié)構(gòu)的增升減阻作用，如表1所示，K=3時(shí)，升力系數(shù)不增反而降低了0.19。

4 結(jié) 論

本文基于隱式直接力浸入邊界法，采用C++編程計(jì)算了流體與水翼的耦合運(yùn)動(dòng)，研究了局部翼面運(yùn)動(dòng)對(duì)水翼水動(dòng)力學(xué)特性的影響。通過(guò)比較得到以下結(jié)論：

（1） 局部運(yùn)動(dòng)位于翼型上表面后緣時(shí)，對(duì)流動(dòng)分離控制和水翼水力性能的提升效果最好。

（2） 局部運(yùn)動(dòng)的相對(duì)長(zhǎng)度對(duì)水力性能的提升效果，與投放時(shí)機(jī)和自身長(zhǎng)度有很大關(guān)系。即使在同一攻角下，也不是局部運(yùn)動(dòng)范圍越長(zhǎng)（注入動(dòng)量越多），效果越好。例如，在0°，28°，36°攻角時(shí)刻，加入相對(duì)長(zhǎng)度S=0.38的局部運(yùn)動(dòng)，效果最佳。而在15°，45°攻角下則分別為S=0.27，S=0.14時(shí)效果最佳。

（3）即使相同長(zhǎng)度情況下，所加入的局部運(yùn)動(dòng)速度也不是越大越好。例如在后緣時(shí)，速度太大反而在局部形成一個(gè)大范圍的漩渦，影響水翼的升阻力比。

（4）綜合考慮了局部運(yùn)動(dòng)的投放時(shí)機(jī)、位置、長(zhǎng)度、速度等運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)水翼水力性能的影響后發(fā)現(xiàn)，該翼型提升水力性能最佳的工況為：攻角45°時(shí)，在上表面后緣加入S=0.14， K=3的局部運(yùn)動(dòng)；其次是攻角28°時(shí)，在上表面后緣加入S=0.38， K=1的局部運(yùn)動(dòng)。

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Effect of local moving surface on hydrodynamic characteristics of hydrofoil

GUO Tao 1 ?WANG Wen-quan 2 ?WANG Xin-yu 1，3

1. Department of Engineering Mechanics， Faculty of Civil Engineering and Mechanics， Kunming University of Science and Technology， Kunming 650500， China；

2. State Key Laboratory of Hydropower and Mountain River Engineering， Sichuan University， Chengdu 610065， China；

3. State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering， Xi'an Jiaotong University， Xi'an 710049， China

Abstract The hydrofoil with better hydrodynamic characteristics can greatly improve the hydraulic performance in the process of motion. However， as the boundary layer separation occurs on hydrofoil， the drag force will increase and stall presented a vital problem. The local moving surface boundary-layer control technology base on immersed boundary method was applied to accurately capture the flowing character and hydrodynamic characteristics. The influence of the motion parameters such as the launching time（angle of attack）， position，length and velocity of the moving surface on the lift coefficient， stall angle delay and flow field information was compared. The results show that the flow separation control and hydraulic performance can be improved best， when the moving surface is located at the trailing edge of hydrofoil upper surface. The best load case is that length S=0.14， speed K=3 and angle of attack is 45°. Secondly， is length S=0.38， speed K=1 and angle of attack is 28°.

Keywords hydrofoil; immersed boundary method; boundary layer separation; local moving surface; trailing edge vortex of hydrofoil