翼型升力面流动控制及气动强化效应研究

发布时间：2020-07-07 02:00

【摘要】：在飞机制造业中,高性能一直是人们关注的重点。然而,对高性能的追求会受到其他因素的限制,例如,要求保证高效率以及随着日益增长的环保意识要求飞机更环保。为了突破这些因素的限制,研究人员就不同方向展开了研究,很多研究成果在实践中得到了应用并取得了理想的效果,其中流动控制就是可行的方法之一。流动控制的目的是将自然的流动状态转变成理想的流动状态。这种方法的可行性在工程上已经得到了很好的验证,工程应用结果表明,合理的流动控制能够减少阻力、延缓失速以及提高飞机的机动性。然而在理论研究方面,人们对该领域的了解尚有欠缺。本文通过引入一种新的主动流动控制方法来解决在提高飞机或者说提升升力面气动性能时所遇到的问题。这种控制方法通过控制流动使其在高迎角角时不发生流动分离来延缓失速的发生。本文首先介绍了研究中涉及的空气动力学知识,包括流动分离等物理现象以及这些物理现象对升力面气动性能的影响,接着本文研究了不同机翼厚度和流动雷诺数的失速情况。目前,科研人员对微型飞行器(MAV)研究日益火热,相对于常规的飞行器,微型飞行器会产生一些新的气动现象(例如涡旋升程和层流分离气泡),其气体动力学特性仍有待科研人员的进一步研究。另外所有飞行器类别(MAV,运输机或战斗机)在特定条件下,可能会失去其空气动力学性能,因此需要进行流动控制来保证其安全性,从而达到最终要求。总之,本章对流体、移动壁、变形翼等不同情况的流动控制进行了综述。第二部分着重介绍一种名为合成射流致动器(SJA)的点式射流控制方法。通过数值方法研究了这种流动控制在二维NACA0015翼型上的气动性能,结果表明,在中低AOAs工况下,计算结果与实验数据吻合较好,其中实验和数值模拟都是基于能够有效预测失速角的湍流模型。此外,这部分还研究了射流频率和动量对升力时间信号的影响以及平均流量和合成射流结构拓扑之间的相互作用。第三部分是本研究的实验部分,其主要包括三个方面内容。首先,通过计算不同势能和涡量的升力系数,并将计算结果与对应的薄翼型升力系数进行比较,验证了LAR厚翼型流动特性与非线性升力近似方程的一致性。接着本文设计了一种新的移动壁流动控制方法,并在厚度为0.57AR的NACA00 15型LAR机翼上进行了低雷诺数测试,结果显示移动壁流动控制方法能有效提升机翼的气动性能。最后,该部分重点研究了移动壁流动控制对LAR机翼三维特征的影响。其方法为通过PIV测量对不同翼弦位置近翼尖端的流动进行可视化系处理,然后根据研究结果分析流动控制与展向流相互影响,这种展向流会使朝向翼根和翼梢旋涡强度的动量增加。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V211.4;V221.3

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;“流动控制”专题简介[J];气体物理;2017年06期

2 夏巨谌,胡国安,王新云,程俊伟;轿车安全气囊零件流动控制精密成形技术研究[J];锻压技术;2004年01期

3 方昌德;流动控制技术在航空涡轮推进系统上的应用[J];燃气涡轮试验与研究;2003年02期

4 夏巨谌,胡国安,王新云,程俊伟;轿车安全气囊零件流动控制成形工艺及模具[J];模具制造;2003年08期

5 张雅静,于光伟,贾光霖,高允彦,赫冀成;流动控制结晶器内钢液运动的规律[J];中国有色金属学报;2000年S1期

6 叶又新;多级消息的流动控制政策[J];通信保密;1998年01期

7 雷岩凤;;洁净手术室管理中人员流动控制的意义[J];中国医药导报;2011年13期

8 ;精密流动控制成形(FCF)成套技术开发及应用示范[J];数控机床市场;2005年07期

9 夏巨谌,胡国安,王新云,程俊伟;多层杯筒形零件流动控制成形工艺分析及成形力的计算[J];中国机械工程;2004年01期

10 方传波;夏智勋;胡建新;游进;;进气道流场控制技术研究进展[J];导弹与航天运载技术;2014年02期

相关会议论文 前10条

1 王博;赵玉新;刘卫东;;激波/边界层干扰流动控制进展[A];中国航空学会第七届动力年会论文摘要集[C];2010年

2 胡如云;符松;;后台阶流动控制探究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

3 杨亮;高振勋;;大型飞机微吹吸减阻流动控制技术的研究进展[A];探索 创新 交流——第六届中国航空学会青年科技论坛文集（上册）[C];2014年

4 吴继飞;范召林;罗新福;;泄压管在空腔流动控制中的应用研究[A];四川省力学学会2008年学术大会论文集[C];2008年

5 车学科;聂万胜;周朋辉;姜家文;陈庆亚;;等离子体体积力唯像学模型改进研究[A];第九届全国流体力学学术会议论文摘要集[C];2016年

6 徐小芮;马宝峰;;基于数值优化的飞艇流动控制研究[A];第十届全国流体力学学术会议论文摘要集[C];2018年

7 刘影;;主动流动控制系统研究[A];中国力学大会论文集（CCTAM 2019）[C];2019年

8 杨锦文;张宇飞;陈海昕;;基于卡门涡发生器的平面扩压器流动控制[A];第十届全国流体力学学术会议论文摘要集[C];2018年

9 吴锤结;王亮;;智能物面最优自适应流动控制与鱼类最优游动规律研究[A];2003’全国流体力学青年研讨会论文集[C];2003年

10 李斌斌;顾蕴松;;流动控制对象中频率作用机制的实验研究[A];中国力学大会-2017暨庆祝中国力学学会成立60周年大会论文集（B）[C];2017年

相关重要报纸文章 前4条

1 中航工业燃气涡轮研究院 曹志鹏;未来高负荷风扇/压气机局部流动控制技术[N];中国航空报;2012年

2 廖建国;连铸结晶器内钢水流动控制技术的变迁（1）[N];世界金属导报;2004年

3 蔺闻;期待有效遏制物价上涨[N];中国信息报;2010年

4 肖英龙;高速钢连铸板坯结晶器内钢水流动控制研究[N];世界金属导报;2002年

相关博士学位论文 前10条

1 布克（Boukenkoul Mohammed Amin）;翼型升力面流动控制及气动强化效应研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

2 张悦;基于记忆合金的高超声速进气道流动控制方法及验证[D];南京航空航天大学;2015年

3 梅栋杰;槽道湍流的展向振荡电磁力减阻[D];南京理工大学;2011年

4 张睿;轴流泵失速和空化流动特性及其性能改善研究[D];上海大学;2014年

5 田正雨;高超声速流动的磁流体力学控制数值模拟研究[D];国防科学技术大学;2008年

6 许常悦;圆柱可压缩绕流及其流动控制的大涡模拟研究[D];中国科学技术大学;2009年

7 汪陈芳;内燃机增压离心压气机变海拔工况流场控制研究[D];清华大学;2014年

8 陈耀慧;翼型绕流的电磁力控制[D];南京理工大学;2009年

9 徐枫;结构流固耦合振动与流动控制的数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2009年

10 高小明;湍流边界层控制对流动及换热影响研究[D];天津大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 郑如意;天然气水合物藏分解前缘研究[D];中国石油大学(华东);2017年

2 李亚林;基于仿生技术的流动控制与降噪机理研究[D];哈尔滨工程大学;2019年

3 张越;超音来流条件下压气机非定常流场特性与流动控制研究[D];哈尔滨工业大学;2018年

4 赵诗扬;高耸结构群的风致干扰及流动控制研究[D];东北石油大学;2018年

5 陈冠斌;大跨度桥梁单箱梁静风荷载的自吸吹气流动控制研究[D];东北林业大学;2018年

6 彭开晟;基于表面介质阻挡放电的列车流动控制研究[D];西南交通大学;2018年

7 邹原驰;振动壁面流动控制方法的数值研究[D];南京航空航天大学;2015年

8 宋巧玲;低速低雷诺数下层流转捩预测与流动控制研究[D];国防科学技术大学;2015年

9 刘炜;交接区流动控制的研究[D];沈阳航空航天大学;2012年

10 许统华;流动控制中非定常扰动技术研究[D];南京航空航天大学;2010年

本文编号：2744475