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近耦合鸭式布局鸭翼展向零质量射流控制技术实验研究

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实验流体力学 2010年第3期24卷 1-5页

作者：曹硕刘沛清樊文博北京航空航天大学流体力学研究所北京100191

结合鸭式布局和机翼展向吹气的优点,采用鸭翼展向零质量射流间接涡控技术提高战斗机大迎角和过失速机动性能。其主要利用鸭翼涡与主翼涡之间的有利干扰,零质量射流直接增强鸭翼涡,同时间接增强主翼涡。本文利用低速风洞测力测压实验,研... 详细信息

结合鸭式布局和机翼展向吹气的优点,采用鸭翼展向零质量射流间接涡控技术提高战斗机大迎角和过失速机动性能。其主要利用鸭翼涡与主翼涡之间的有利干扰,零质量射流直接增强鸭翼涡,同时间接增强主翼涡。本文利用低速风洞测力测压实验,研究展向零质量射流对近耦合鸭式布局增升影响规律。在不同雷诺数下,通过改变零质量射流的频率来揭示零质量射流与鸭式布局气动力之间的关系。本研究为新一代战斗机研制提供一定的技术储备。

关键词：近耦合鸭式布局零质量射流涡控测力测压

几何因素对多压电膜式零质量射流激励器性能的影响

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南京航空航天大学学报 2008年第1期40卷 1-5页

作者：徐惊雷李超沙江张堃元南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

利用热线风速仪,在最佳激振频率f=560 Hz时,研究了不同孔径、不同孔深、不同小孔出口几何形状等对多压电膜式零质量射流激励器性能的影响。实验结果表明:所用激励器的最佳孔径为2.5 mm,最佳孔深为2 mm,最佳深径比为0.8。激励器射流出口... 详细信息

利用热线风速仪,在最佳激振频率f=560 Hz时,研究了不同孔径、不同孔深、不同小孔出口几何形状等对多压电膜式零质量射流激励器性能的影响。实验结果表明:所用激励器的最佳孔径为2.5 mm,最佳孔深为2 mm,最佳深径比为0.8。激励器射流出口为锥孔要比为直孔好得多。锥孔在流场中心线上距离激励器出口5射流速度几乎不变。最后利用CFD数值模拟直观地显示了射流出口的涡结构,说明了几何尺寸产生影响的根源。

关键词：激励器零质量射流热线风速仪涡结构

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激励特性对零质量射流的影响

工程热物理学报 2017年第6期38卷 1217-1223页

作者：祝健康顺王晓东华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室北京102206

零质量射流是一种主动流动控制技术,具有结构紧凑,无需外界气源等优势。为了把零质量射流用于控制风电叶片表面流动,需要理解和掌握零质量射流的一些基本特征。本文采用求解雷诺平均NS方程的方法,以静止环境中的二维零质量射流为研究对... 详细信息

零质量射流是一种主动流动控制技术,具有结构紧凑,无需外界气源等优势。为了把零质量射流用于控制风电叶片表面流动,需要理解和掌握零质量射流的一些基本特征。本文采用求解雷诺平均NS方程的方法,以静止环境中的二维零质量射流为研究对象,研究4种激励速度和4种激励频率时零质量射流对流场扰动的基本特征,并对流场结构进行了拓扑分析。结果表明,零质量射流会在孔口处产生旋涡对,旋涡对在自身的诱导作用下不断向外扩展;由于射流速度的周期性变化,在孔口下游轴线产生鞍点,激励速度越大,鞍点运动速度越快,距孔口距离越远;激励频率越大,旋涡最大涡量值越大,涡核中心距孔口距离越近,涡核间距越小。

关键词：零质量射流激励速度激励频率 CFD

分布式零质量射流控制增升装置分离的数值模拟

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西北工业大学学报 2014年第2期32卷 188-194页

作者：白俊强辛亮刘南华俊董建鸿雷武涛张晓亮西北工业大学航空学院陕西西安710072 中国航空研究院北京10000 中国航空工业集团第一飞机设计研究院陕西阎良710089

为改善大型民用运输机的起降性能,以典型的三段翼型为研究对象,研究分布式射流主动控制技术对提高增升装置效率的可行性。给出了零质量射流和分布式零质量射流的作用原理,获得了分布式零质量射流的孔口分布、射流频率、射流动量对增升... 详细信息

为改善大型民用运输机的起降性能,以典型的三段翼型为研究对象,研究分布式射流主动控制技术对提高增升装置效率的可行性。给出了零质量射流和分布式零质量射流的作用原理,获得了分布式零质量射流的孔口分布、射流频率、射流动量对增升装置气动性能影响的规律。研究表明:零质量射流不论是吹气或者吸气,都可以增加边界层的能量,延迟分离,使得流动控制整个周期产生的气动效果都要优于未加控制的情形,但其无法完全消除襟翼上表面的分离,分布式零质量射流能达到更好的结果。数值模拟结果表明:零质量射流控制能使升力系数增加7.1%,分布式零质量射流控制能使升力系数增加20.3%,可见分布式零质量射流比零质量射流有更好的控制结果。分布式零质量射流不仅仅是各个孔口射流的简单叠加,而且还受到各个孔口串联作用的有利影响。总结四孔分布式零质量射流的设计准则为:当射流频率为1,射流动量为0.002时,能最大限度地消除襟翼上表面的分离,对升力系数的改善最为明显。

关键词：增升装置主动流动控制零质量射流分布式零质量射流流动机理设计准则

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零质量射流技术及其应用研究进展

中国科学（E辑） 2008年第3期38卷 321-349页

作者：张攀峰王晋军冯立好北京航空航天大学流体力学研究所北京100083

零质量射流自20世纪90年代作为一项主动流动控制技术应用以来,由于其具有结构紧凑,无需气源管道等独特的优势,短时间就引起了众多研究者的广泛关注,成为目前流体力学研究的一个热点.主要从零质量射流在静止环境中的发展、零质量射流和... 详细信息

零质量射流自20世纪90年代作为一项主动流动控制技术应用以来,由于其具有结构紧凑,无需气源管道等独特的优势,短时间就引起了众多研究者的广泛关注,成为目前流体力学研究的一个热点.主要从零质量射流在静止环境中的发展、零质量射流和横流的相互作用及其在控制分离流动方面的应用等三个方面进行了回顾,介绍了零质量射流在静止和有横流条件下的涡环/对发展规律、空间流场结构以及几个主要无量纲参数的影响规律,最后介绍了零质量射流在控制圆柱尾迹、翼面流动分离以及在MAV/UAV上的应用情况.

关键词：零质量射流静止环境横流流动控制

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零质量射流对风力机翼型动态失速特性的影响

可再生能源 2019年第3期37卷 432-438页

作者：祝健王晓东马璐康顺华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室北京102206

为了改善风力机大厚度翼型的气动性能,采用零质量射流对翼型附近的流动进行流动控制。采用非定常雷诺时均模拟方法(URANS)对动态失速状态下带零质量射流的DU97-W-300翼型的绕流场进行数值模拟,并对比控制前和控制后的翼型气动特性。结... 详细信息

为了改善风力机大厚度翼型的气动性能,采用零质量射流对翼型附近的流动进行流动控制。采用非定常雷诺时均模拟方法(URANS)对动态失速状态下带零质量射流的DU97-W-300翼型的绕流场进行数值模拟,并对比控制前和控制后的翼型气动特性。结果表明,随着射流折合频率的增加,翼型失速攻角逐渐增大,升力系数曲线的波动次数逐渐减小。零质量射流可以有效抑制流动分离,其抑制动态失速的能力随翼型折合频率的增加而增强,随激励器动量系数的增加而增强。

关键词：零质量射流风力机翼型动态失速流动控制

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零质量射流尺寸对湍流边界层控制的影响

零质量射流尺寸对湍流边界层控制的影响

作者：罗爽哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

高速运动物体的空气阻力及运输管道内壁产生的摩擦力大部分来源于表面摩擦力,这部分摩擦力会消耗大量的能源。壁面摩擦力的产生与湍流边界层的存在有着密切的关系。湍流边界层控制减阻技术能有效减小表面摩擦阻力,带来巨大的工程和经济... 详细信息

高速运动物体的空气阻力及运输管道内壁产生的摩擦力大部分来源于表面摩擦力,这部分摩擦力会消耗大量的能源。壁面摩擦力的产生与湍流边界层的存在有着密切的关系。湍流边界层控制减阻技术能有效减小表面摩擦阻力,带来巨大的工程和经济效益。本论文运用热线测量技术,d SPACE实时仿真控制系统和压电陶瓷片制作而成的零质量射流激励器组成了开环控制系统。本论文利用该系统探究零质量射流激励器狭缝尺寸对湍流边界层的影响,以期找到最优的减阻控制参数。本论文利用边界层热线探针测量不同激励频率f(=fv/u,其中v和u分别是空气的运动粘度和摩擦速度,其范围为0.28～0.85)和不同的激励电压V(=5 V～90 V,正弦函数交流电)对减阻量的影响。分析测量数据发现局部壁面减阻量随驱动电压的升高呈现先增大后减小的趋势,随着驱动频率的增加呈现相同的变化规律。本论文研究五个不同狭缝尺寸的零质量射流激励器(包括狭缝宽度1 mm,狭缝长度分别为18 mm,24 mm,30 mm的三个零质量射流激励器及狭缝长度为24 mm,狭缝宽度为0.75 mm和1.5 mm的两个零质量射流激励器)对湍流边界层控制的影响,得到每个激励器的最佳减阻效果及最佳控制参数。五个激励器的最大局部减阻量分别为47%(最优控制参数f=0.71,V=35 V)、52%(最优控制参数f=0.71,V=60 V)、31%(最优控制参数f=0.57,V=65 V)、33%(最优控制参数f=0.71,V=25 V)、43%(最优控制参数f=0.57,V=70 V)。五个激励器减阻效果最好的是狭缝长度为24 mm,狭缝宽度为1 mm的零质量射流激励器。五个激励器分别使用其对应最优的激励电压及频率控制,利用热线探针测量流向恢复区的变化情况。五个激励器流向恢复区长度分别为310、370、210、230、280个壁面单位。同时发现流向恢复区长度与最大局部减阻量有关,局部减阻量越大,恢复区越长。本论文对边界层热线探针的速度信号,PIV图像技术的数据等进行分析,从深层次揭示了近壁面区摩擦应力减阻的物理机理。猝发事件的强度减小,准流向涡抬升抑制了其与壁面的相互作用,由此减小表面摩擦力。狭缝长度24mm、狭缝宽度1 mm的零质量射流激励器由于射流产生的涡结构更大,强度更高,对准流向涡的抬升最为明显,控制效果更好。

关键词：湍流边界层零质量射流狭缝尺寸减阻

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零质量射流流场数值模拟方法研究

零质量射流流场数值模拟方法研究

作者：石雅楠南京航空航天大学

学位级别：硕士

流动控制是通过控制运动物体的局部流动来改变运动物体的受力状态或运动状态。在流体力学研究范围内,它是热门的研究领域。在未来飞行器的创新发展中,流动控制起着至关重要的作用。零质量射流(zero-net-mass-flux jets)又称合成射流(syn... 详细信息

流动控制是通过控制运动物体的局部流动来改变运动物体的受力状态或运动状态。在流体力学研究范围内,它是热门的研究领域。在未来飞行器的创新发展中,流动控制起着至关重要的作用。零质量射流(zero-net-mass-flux jets)又称合成射流(synthetic jets),这种流动基于旋涡运动。这种射流由于没有外界的气体来源,气流总质量在进出流场的时候总和为零,因而称为零质量射流。“零质量射流现象”因其具有仅对外输出动量而输出质量为零的独特优势,被称为现代流体力学的新突破。本文针对二维表面吸气翼型和联合射流翼型绕流,完成了在分离流动区域的块结构网格的优化,分析了控制流动分离的机理,研究了增加翼型升力的流动控制问题。研究了不同湍流模型、射流频率、射流速度幅值、来流迎角对带零质量射流翼型的升力和阻力的影响结果,分析了零质量射流致偏流线改变压强分布和增加翼型升力的机理。研究结果表明,零质量射流对翼型增升的综合控制效果,与射流幅值、射流频率、来流迎角等因素相关。在失速迎角范围内,零质量射流均有增升作用。但随着迎角增加,控制效率下降。射流速度幅值一定时,射流频率对翼型升力,阻力,力矩系数和升阻比的影响均呈非线性。射流频率一定时,随着射流速度幅值的增加,翼型的平均升力系数增加。气动力随射流频率的变化趋势与射流速度幅值紧密相关,射流频率在不同的射流速度幅值下对气动力的作用呈现强烈的非线性。研究结果可为翼型主动流动控制提供参考。

关键词：联合射流零质量射流增升数值模拟流动控制

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零质量射流及其在流场主动控制中的应用探讨

零质量射流及其在流场主动控制中的应用探讨

作者：沙江南京航空航天大学

学位级别：硕士

作为一种新兴的主动流动控制技术,近年来零质量射流得到了广大科技工作者的广泛关注,并日益成为国际上研究的热点问题之一。本文以实验研究为主,结合数值模拟,就零质量射流激励器几何和激励参数对射流流场的影响进行了较详细地研究和分... 详细信息

作为一种新兴的主动流动控制技术,近年来零质量射流得到了广大科技工作者的广泛关注,并日益成为国际上研究的热点问题之一。本文以实验研究为主,结合数值模拟,就零质量射流激励器几何和激励参数对射流流场的影响进行了较详细地研究和分析,并对将零质量射流应用于超声速流场主动控制中的可行性作了初步探索。实验利用结合相位锁定技术的PIV系统,从瞬时和平均流场两方面对零质量射流流场进行了分析,揭示了零质量射流流场的特点及与常规射流的区别。重点讨论了激励频率、功率放大器参数、激励器出口厚度、圆形出口孔径、激励器出口形状等几何和激励参数对射流流场的影响,结果对激励器设计和优化具有指导意义。在单出口零质量射流研究的基础上,以圆形出口双射流组为主,讨论了射流间距对射流组融合和发展过程的影响。最后对矩形出口和圆形出口的平行多射流组流场进行了初步分析,并将它们和单出口的射流流场进行了比较。数值模拟采用FLUENT软件、结合UDF函数,对零质量射流在改善过膨胀状态下非对称喷管性能的应用进行了初步探索。通过改变激励幅值、零质量射流角度、激励位置以及激励器腔体体积等参数,来考察上述不同参数时,喷管分离区、推力以及升力的变化。研究发现,当采用第二种激励器腔体体积、激励器幅值为20m/s时,在一个激励周期内,零质量射流使得喷管的推力和升力增加了约1.8%和3%。

关键词：零质量射流主动控制超声速 PIV 非对称喷管