【摘要】：機身后體流動分離對軍用運輸機飛行阻力影響大,機身后體減阻技術的應用對于軍用運輸機具有重要價值。傳統(tǒng)的軍用運輸機性后體結構以及被動式減阻技術已經不能滿足未來戰(zhàn)爭對軍用運輸機的要求;基于主動控制的后體流動分離抑制技術在飛行器減阻方面有廣泛的應用前景。本文對火花型合成射流應用于運輸機后體流動分離控制開展了數值仿真和影響因素的研究工作。主要研究內容和結論如下:1)對典型軍用運輸機C130機身后體流場進行數值模擬,發(fā)現(xiàn)后體分離存在氣泡型分離和分離漩渦兩種結構。氣泡型分離將高速主流區(qū)與低速粘滯流區(qū)分隔開來;而分離漩渦從后體兩側分離而出,向下游發(fā)展和擴散,并最終耗散。隨著迎角減小,兩側低壓區(qū)域不斷擴大并拉長,壓差阻力系數不斷減少。2)將火花型合成射流應用于兩維機身后體模型的氣泡型分離控制,對比了不同激發(fā)器位置、激勵能量、頻率以及合成射流入射角度對流動分離和減阻效果的影響。對比分析后得到:分離點處以及分離點后施加激勵的控制效果更好。大能量激勵下的分離控制效果好,但減阻效果差,小能量激勵則相反。低頻激勵時存在控制真空期,而高頻激勵下射流的總噴射動量更大,所以減阻效果更好。隨著合成射流入射角的增加,分離控制效果減弱,回流區(qū)增大。根據單激發(fā)器吸氣回填階段抑制分離效果減弱的缺陷,提出了三激勵器異相位工作方案。在總激勵能量相同的條件下,三激發(fā)器異相位工作的減阻效果優(yōu)于單激發(fā)器工作。將火花型合成射流與當量的定常射流、脈沖射流相比較,脈沖射流減阻效果優(yōu)于定常射流,火花型合成射流優(yōu)于脈沖射流。3)開展合成射流對三維運輸機機身后體模型流動分離控制的數值模擬,對比了不同射流孔傾角、激勵能量和頻率對分離控制與減阻效果的影響。研究結果表明:30°傾角的射流對分離的控制效果更好,在抑制底部氣泡型分離的同時,也對分離漩渦區(qū)產生影響,削弱漩渦的旋向速度。激勵頻率較低時,存在控制真空期;激勵頻率越高,后體減阻效果越好,存在適當的激發(fā)頻率,達到最佳減阻性價比。激勵能量越大,合成射流的工作性能越好,減阻效果越好,但付出的能量代價越大。總能量激勵相同的條件下,高頻低能量的工作方式優(yōu)于低頻高能量。
【圖文】：

南京航空航天大學碩士學位論文第一章 緒論1.1 研究背景為了滿足軍方快速部署軍事物資，作戰(zhàn)人員和戰(zhàn)斗裝備的需求，軍用運輸機應運而生。用運輸機追求更大的飛行航程和有效運載負荷，同時需要在簡陋的機場環(huán)境下進行起降，在夜復雜的天氣環(huán)境下飛行運輸，因此其設計要求和民用客機有所不同。運輸機通常擁有寬大平的機身與機尾艙門，配備了較為完善的通信設備，同時機身結構強度較高以提高其耐用性典型的軍用運輸機如圖 1.1 所示。軍用運輸機是國家國防戰(zhàn)略必不可少的空中裝備，已經成衡量一個國家綜合國力和國防實力的重要標志[1]。

運輸機后體流動分離的主動控制研究的目的在于，運輸機可以在不需要地面裝備輔助的情況下，利用機尾艙門作為運輸的貨橋，而自動裝卸軍事裝備與戰(zhàn)時物資[4]，如圖 1.2 所示。同時，尾部扁平化的大艙口還可以滿足直機和坦克等大型作戰(zhàn)裝備運輸時所需要的尺寸。但采用該種大上翹角設計會造成后體機身表周向逆壓梯度的增大，使得經過機身后體的氣流出現(xiàn)橫向流動和匯聚，最終產生流動分離，加了運輸機的飛行阻力。在運輸機機身的后體上翹角和長細比不變時，影響運輸機機身氣動力特性和后體流動分離的主要因素是扁平度[5]。未來運輸機更大裝載容積的需要，使得采用客 A300 一樣寬體機身的設計成為必然。寬體機身的扁平度更大，進一步增加了機身的周向壓梯度，造成流線的匯聚與分離。相比民用運輸機，，后體流動分離現(xiàn)象對軍用運輸機的影響為顯著。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V211

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 左偉;顧蘊松;程克明;劉源;;斜出口合成射流控制機翼分離流實驗研究[J];實驗流體力學;2014年06期

2 宗豪華;吳云;宋慧敏;李應紅;張志波;;等離子體合成射流的理論模型與重頻激勵特性[J];航空學報;2015年06期

3 王林;羅振兵;夏智勛;劉冰;;等離子體合成射流能量效率及工作特性研究[J];物理學報;2013年12期

4 劉峰;鄒建鋒;鄭耀;;合成射流物理參數對控制翼型流動分離的影響[J];浙江大學學報(工學版);2013年01期

5 王林;羅振兵;夏智勛;劉冰;;合成雙射流控制翼型分離流動的數值研究[J];空氣動力學學報;2012年03期

6 武寧;段卓毅;廖振榮;鄧一菊;;大型飛機扁平后體導流片減阻增穩(wěn)研究[J];空氣動力學學報;2012年02期

7 于彥澤;劉景飛;蔣增煈;陳寶;;大型飛機后體流動控制及減阻機理研究[J];空氣動力學學報;2011年05期

8 單勇;張靖周;譚曉茗;;火花型合成射流激勵器流動特性及其激勵參數數值研究[J];航空動力學報;2011年03期

9 毛旭明;張彬乾;王元元;;運輸機大上翹機身后體參數影響研究[J];航空計算技術;2011年01期

10 張攀峰;王晉軍;;孔口傾斜角對合成射流控制翼型流動分離的影響[J];兵工學報;2009年12期

本文編號：2648560