【摘要】：本文基于電磁流體控制理論,結(jié)合數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和開關(guān)電源技術(shù),設(shè)計(jì)用于流體邊界層控制實(shí)驗(yàn)的電磁力控制系統(tǒng)。并在中型實(shí)驗(yàn)水池中進(jìn)行魚雷模型電磁減阻控制實(shí)驗(yàn)。文章包括兩大部分。第一部分為湍流邊界層電磁力控制系統(tǒng)。文章分析了展向電磁力減小摩擦阻力機(jī)理,確定由控制電源和電磁激活板組成的電磁力控制系統(tǒng)方案。分析實(shí)驗(yàn)指標(biāo),設(shè)計(jì)基于DSP2812的控制電源,從軟硬件角度具體闡述了控制電源設(shè)計(jì)方法和要點(diǎn)；分析電磁激活板設(shè)計(jì)方法,以魚雷模型為對(duì)象設(shè)計(jì)了與之配套的電磁激活板。第二部分為魚雷模型邊界層控制減阻實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)魚雷模型長(zhǎng)lm,直徑0.1m,頭部為半球結(jié)構(gòu),尾部為椎體結(jié)構(gòu)。將電磁激活板包裹在魚雷模型表面浸入實(shí)驗(yàn)水池中,由伺服拖車拖曳魚雷模型進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。在魚雷表面施加展向周期性變化的電磁力,通過應(yīng)變天平測(cè)量魚雷航行阻力。實(shí)驗(yàn)研究表明：當(dāng)魚雷模型航速為0.5m/s時(shí),所以對(duì)激活板施加5V、7V電壓,產(chǎn)生的展向電磁力沒有使魚雷減阻。分析原因?yàn)樵谠摴r下,魚雷模型流體邊界層為層流狀態(tài),而在層流狀態(tài)下,電磁力不具有減阻效果。當(dāng)魚雷航行速度提高到lm/s時(shí),較高的速度和振動(dòng)作用使魚雷模型邊界層進(jìn)入湍流狀態(tài)。在魚雷模型表面施加展向電磁力,激活板電極電壓加到7V,電流為1.5A,頻率4HZ,魚雷模型獲得很好的減阻效果,平均減阻率約為17.47%。研究表明,展向電磁力對(duì)湍流模式下回轉(zhuǎn)體具有減阻控制作用,本文設(shè)計(jì)的電磁力控制系統(tǒng)適用于流體邊界層電磁力控制實(shí)驗(yàn)。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TJ630.6
【圖文】：

圖２．２．１流向禍上掠與下掃逡逑如圖２．２．１所示

化義邋ｆｏｇｙｅ邋扇邐—ｓｉ＾ａＢ株斯巧ｋｌＳｏｓ逡逑圖２．２．１流向禍上掠與下掃逡逑如圖２．２．１所示。流向禍周圍的流體進(jìn)行上掠下掃運(yùn)動(dòng)，從而使得近壁流體進(jìn)行劇烈的逡逑動(dòng)量交換。當(dāng)對(duì)近壁流體施加展向周期變化的電磁力后，ｄ磁力可Ｗ有效地抑制流體上掠逡逑下掃運(yùn)動(dòng)，從而減小壁面摩擦阻力。此外，端流邊界層中，上掠運(yùn)動(dòng)是周期性的，如果電逡逑磁力的激勵(lì)頻率與上掠頻率接近，將有利于端流邊界層中＾摩擦阻力的減小。逡逑相關(guān)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，電磁力幅值越大，頻率越低，有利于流場(chǎng)趨于對(duì)稱，消禍效果越逡逑明顯。實(shí)驗(yàn)時(shí)在魚雷表面施加展向電磁為，且電磁力大小和周期可控制Ｗ’４２ｌ。逡逑７逡逑

電壓電流值送給ＤＳＰ控制器進(jìn)一步參考控制。逡逑根據(jù)預(yù)定的實(shí)驗(yàn)方案，確定各路電磁力的大小，通過輸入設(shè)備調(diào)節(jié)ＤＳＰ輸出的ＰＷＭ逡逑占空比，占空比數(shù)值線性對(duì)應(yīng)電源電壓輸出，實(shí)現(xiàn)調(diào)壓輸出。與此同時(shí)，采樣電極回路的逡逑電壓制，將其經(jīng)ＡＤ轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，反饋給ＤＳＰ，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)穩(wěn)壓控制。逡逑控制電源原理圖如下，電磁激活板則根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)需求設(shè)計(jì)王藝和參數(shù)。逡逑

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本文編號(hào)：2748335