基于偏轉翼的翼型分離流控制研究
發(fā)布時間：2021-01-18 15:08
翼型分離流控制是當前流體力學最熱門的研究領域,對飛機大迎角飛行、短距起降以及飛行安全等具有較大的理論意義和經濟價值,本文提出了一種新型流動控制技術——流動偏轉翼控制技術。流動偏轉翼的基本思想是使來流方向偏轉,流動偏轉翼外形選用高升力翼型。首先,論文選擇30P30N作為流動偏轉翼翼型并對其流動特性進行研究,結果表明偏轉翼可使來流方向偏轉15°以上,驗證了其基本思想的正確性。其次,論文通過數值模擬計算與正交設計相結合的方法,以推遲失速攻角和提高升力為目標對偏轉翼進行了多參數優(yōu)化,得到最優(yōu)的偏轉翼參數狀態(tài),使控制翼型的失速攻角推遲5°左右,最大升力系數提高10%,并得到單位水平影響量最大的參數為偏轉翼安裝角。進一步改變安裝角進行影響特性研究,結果表明流動偏轉翼在一定的安裝角范圍內是具有抑制分離以及增加升力的效果,在此范圍之內隨著安裝角增加,分離推遲,升力先增加后較少,阻力一直增大。再則,論文對被控制翼型吸力面流動方向變化規(guī)律、邊界層穩(wěn)定性以及表面摩擦特性進行研究,探究出流動偏轉翼的控制機理:偏轉翼可使來流流動方向向翼型吸力面偏轉;增加了邊界層底層的速度大小,使邊界層速度型更加飽滿,速度型形狀...
【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數】：95 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
零質量射流激勵器示意圖
圖1.1 零質量射流激勵器示意圖[9]圖1.2 零質量射流壓強以及渦量等值線圖[9]國內外許多相關研究單位和部門，例如美國的國家航空航天局、空軍科學研究局、波音公司等，國內的南京航空航天大學、西北工業(yè)大學、北京航空航天大學、清華大學以及中國空氣動力學發(fā)展研究中心等，都在積極開展關于零質量射流方面的數值模擬研究、風洞試驗研究。相較于國內還處于基礎研究階段，國外的零質量射流研究已經從實驗室基礎研究逐步進入到工程應用階段。國內的研究對象是以二維翼型居多，對于三維飛行器方面的研究較少；研究領域方面：流動分離控制、翼型增升、激勵器參數對控制效果的影響較多，而飛行控制問題、激勵器參數的優(yōu)化方面較少。進行數值模擬研究合成射流控制對翼型上的分離和失速的影響包括：Sang Hoon Kim 和Chongam[10]發(fā)現，通過改變多位置合成射流的相位角，用多陣列合成射流獲得高度可控的流動特性。Sandeep Eldho James 等人[11]分析了 NACA0012 和 LA203A 翼型周圍的流動
要是利用等離子體在電磁場中發(fā)生運動變化或者氣體放電部施加擾動，達到飛行器增升減阻的目的。等離子體激勵器結構簡單、功率低等。在飛行器主動流動控制方面的應用器在主動流動控制方面主要包括以下幾種：介質阻擋放電合成射流激勵器（PSJ）。對于 DBD 來說，按照驅動電壓C-DBD）和納秒脈沖驅動（NS-DBD）。并且從作用機理的種不同的等離子體激勵器。動控制原理是通過注入動量，以射流的形式擾動流場。當空氣被電離，由于電場力的存在，被電離產生的帶電粒子體分子發(fā)生碰撞，也就對于這一區(qū)域的氣流產生誘導作用ORKE T C 等人[16]對于其基本特性已經做了相關研究；BE器在大迎角機翼流動分離中的控制；PATEL M P 等人[18]關研究；FENG L H，JUKES T N 等人[19]也對于等離子體相關的實驗研究。圖 1.3 給出的是 DBD 等離子體激勵器 激勵器產生的射流速度矢量圖。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]柔性結構氣彈效應在流動控制中的應用及進展[J]. 張家忠,劉雁,孫旭,陳嘉輝,王樂. 力學進展. 2018(00)
[2]基于前緣縫翼微型后緣裝置的多段翼型被動流動控制[J]. 張振輝,李棟,楊茵. 航空學報. 2017(05)
[3]等離子體流動控制技術原理及典型應用[J]. 史志偉,杜海,李錚,陸紀椿,蔣旋. 高壓電器. 2017(04)
[4]Parametric analyses for synthetic jet control on separation and stall over rotor airfoil[J]. Zhao Guoqing,Zhao Qijun. Chinese Journal of Aeronautics. 2014(05)
[5]轉捩對S809翼型氣動特性影響的數值模擬[J]. 鐘偉,王同光,王強. 太陽能學報. 2011(10)
[6]微型渦流發(fā)生器控制增升裝置流動分離研究[J]. 褚胡冰,張彬乾,陳迎春,李亞林. 西北工業(yè)大學學報. 2011(05)
[7]微型后緣裝置增升效率及幾何參數影響研究[J]. 褚胡冰,張彬乾,陳迎春,李亞林. 航空學報. 2012(03)
[8]增升減阻流動控制技術的數值模擬研究[J]. 石清,李樺. 空氣動力學學報. 2011(03)
[9]流動偏轉器對機翼失速特性的控制[J]. 周立勝,明曉,白亞磊. 空氣動力學學報. 2011(01)
[10]實體鼓包改進超臨界翼型跨聲速氣動特性研究[J]. 陶洋,林俊,屠恒章,王元靖. 空氣動力學學報. 2007(01)
博士論文
[1]超聲速流動分離及其控制的試驗研究[D]. 張慶虎.國防科學技術大學 2013
碩士論文
[1]零質量射流流場數值模擬方法研究[D]. 石雅楠.南京航空航天大學 2015
本文編號：2985162
【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數】：95 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
零質量射流激勵器示意圖
圖1.1 零質量射流激勵器示意圖[9]圖1.2 零質量射流壓強以及渦量等值線圖[9]國內外許多相關研究單位和部門，例如美國的國家航空航天局、空軍科學研究局、波音公司等，國內的南京航空航天大學、西北工業(yè)大學、北京航空航天大學、清華大學以及中國空氣動力學發(fā)展研究中心等，都在積極開展關于零質量射流方面的數值模擬研究、風洞試驗研究。相較于國內還處于基礎研究階段，國外的零質量射流研究已經從實驗室基礎研究逐步進入到工程應用階段。國內的研究對象是以二維翼型居多，對于三維飛行器方面的研究較少；研究領域方面：流動分離控制、翼型增升、激勵器參數對控制效果的影響較多，而飛行控制問題、激勵器參數的優(yōu)化方面較少。進行數值模擬研究合成射流控制對翼型上的分離和失速的影響包括：Sang Hoon Kim 和Chongam[10]發(fā)現，通過改變多位置合成射流的相位角，用多陣列合成射流獲得高度可控的流動特性。Sandeep Eldho James 等人[11]分析了 NACA0012 和 LA203A 翼型周圍的流動
要是利用等離子體在電磁場中發(fā)生運動變化或者氣體放電部施加擾動，達到飛行器增升減阻的目的。等離子體激勵器結構簡單、功率低等。在飛行器主動流動控制方面的應用器在主動流動控制方面主要包括以下幾種：介質阻擋放電合成射流激勵器（PSJ）。對于 DBD 來說，按照驅動電壓C-DBD）和納秒脈沖驅動（NS-DBD）。并且從作用機理的種不同的等離子體激勵器。動控制原理是通過注入動量，以射流的形式擾動流場。當空氣被電離，由于電場力的存在，被電離產生的帶電粒子體分子發(fā)生碰撞，也就對于這一區(qū)域的氣流產生誘導作用ORKE T C 等人[16]對于其基本特性已經做了相關研究；BE器在大迎角機翼流動分離中的控制；PATEL M P 等人[18]關研究；FENG L H，JUKES T N 等人[19]也對于等離子體相關的實驗研究。圖 1.3 給出的是 DBD 等離子體激勵器 激勵器產生的射流速度矢量圖。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]柔性結構氣彈效應在流動控制中的應用及進展[J]. 張家忠,劉雁,孫旭,陳嘉輝,王樂. 力學進展. 2018(00)
[2]基于前緣縫翼微型后緣裝置的多段翼型被動流動控制[J]. 張振輝,李棟,楊茵. 航空學報. 2017(05)
[3]等離子體流動控制技術原理及典型應用[J]. 史志偉,杜海,李錚,陸紀椿,蔣旋. 高壓電器. 2017(04)
[4]Parametric analyses for synthetic jet control on separation and stall over rotor airfoil[J]. Zhao Guoqing,Zhao Qijun. Chinese Journal of Aeronautics. 2014(05)
[5]轉捩對S809翼型氣動特性影響的數值模擬[J]. 鐘偉,王同光,王強. 太陽能學報. 2011(10)
[6]微型渦流發(fā)生器控制增升裝置流動分離研究[J]. 褚胡冰,張彬乾,陳迎春,李亞林. 西北工業(yè)大學學報. 2011(05)
[7]微型后緣裝置增升效率及幾何參數影響研究[J]. 褚胡冰,張彬乾,陳迎春,李亞林. 航空學報. 2012(03)
[8]增升減阻流動控制技術的數值模擬研究[J]. 石清,李樺. 空氣動力學學報. 2011(03)
[9]流動偏轉器對機翼失速特性的控制[J]. 周立勝,明曉,白亞磊. 空氣動力學學報. 2011(01)
[10]實體鼓包改進超臨界翼型跨聲速氣動特性研究[J]. 陶洋,林俊,屠恒章,王元靖. 空氣動力學學報. 2007(01)
博士論文
[1]超聲速流動分離及其控制的試驗研究[D]. 張慶虎.國防科學技術大學 2013
碩士論文
[1]零質量射流流場數值模擬方法研究[D]. 石雅楠.南京航空航天大學 2015
本文編號：2985162
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