基于偏转翼的翼型分离流控制研究
发布时间：2021-01-18 15:08
翼型分离流控制是当前流体力学最热门的研究领域,对飞机大迎角飞行、短距起降以及飞行安全等具有较大的理论意义和经济价值,本文提出了一种新型流动控制技术——流动偏转翼控制技术。流动偏转翼的基本思想是使来流方向偏转,流动偏转翼外形选用高升力翼型。首先,论文选择30P30N作为流动偏转翼翼型并对其流动特性进行研究,结果表明偏转翼可使来流方向偏转15°以上,验证了其基本思想的正确性。其次,论文通过数值模拟计算与正交设计相结合的方法,以推迟失速攻角和提高升力为目标对偏转翼进行了多参数优化,得到最优的偏转翼参数状态,使控制翼型的失速攻角推迟5°左右,最大升力系数提高10%,并得到单位水平影响量最大的参数为偏转翼安装角。进一步改变安装角进行影响特性研究,结果表明流动偏转翼在一定的安装角范围内是具有抑制分离以及增加升力的效果,在此范围之内随着安装角增加,分离推迟,升力先增加后较少,阻力一直增大。再则,论文对被控制翼型吸力面流动方向变化规律、边界层稳定性以及表面摩擦特性进行研究,探究出流动偏转翼的控制机理:偏转翼可使来流流动方向向翼型吸力面偏转;增加了边界层底层的速度大小,使边界层速度型更加饱满,速度型形状...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
零质量射流激励器示意图
图1.1 零质量射流激励器示意图[9]图1.2 零质量射流压强以及涡量等值线图[9]国内外许多相关研究单位和部门，例如美国的国家航空航天局、空军科学研究局、波音公司等，国内的南京航空航天大学、西北工业大学、北京航空航天大学、清华大学以及中国空气动力学发展研究中心等，都在积极开展关于零质量射流方面的数值模拟研究、风洞试验研究。相较于国内还处于基础研究阶段，国外的零质量射流研究已经从实验室基础研究逐步进入到工程应用阶段。国内的研究对象是以二维翼型居多，对于三维飞行器方面的研究较少；研究领域方面：流动分离控制、翼型增升、激励器参数对控制效果的影响较多，而飞行控制问题、激励器参数的优化方面较少。进行数值模拟研究合成射流控制对翼型上的分离和失速的影响包括：Sang Hoon Kim 和Chongam[10]发现，通过改变多位置合成射流的相位角，用多阵列合成射流获得高度可控的流动特性。Sandeep Eldho James 等人[11]分析了 NACA0012 和 LA203A 翼型周围的流动
要是利用等离子体在电磁场中发生运动变化或者气体放电部施加扰动，达到飞行器增升减阻的目的。等离子体激励器结构简单、功率低等。在飞行器主动流动控制方面的应用器在主动流动控制方面主要包括以下几种：介质阻挡放电合成射流激励器（PSJ）。对于 DBD 来说，按照驱动电压C-DBD）和纳秒脉冲驱动（NS-DBD）。并且从作用机理的种不同的等离子体激励器。动控制原理是通过注入动量，以射流的形式扰动流场。当空气被电离，由于电场力的存在，被电离产生的带电粒子体分子发生碰撞，也就对于这一区域的气流产生诱导作用ORKE T C 等人[16]对于其基本特性已经做了相关研究；BE器在大迎角机翼流动分离中的控制；PATEL M P 等人[18]关研究；FENG L H，JUKES T N 等人[19]也对于等离子体相关的实验研究。图 1.3 给出的是 DBD 等离子体激励器 激励器产生的射流速度矢量图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]柔性结构气弹效应在流动控制中的应用及进展[J]. 张家忠,刘雁,孙旭,陈嘉辉,王乐. 力学进展. 2018(00)
[2]基于前缘缝翼微型后缘装置的多段翼型被动流动控制[J]. 张振辉,李栋,杨茵. 航空学报. 2017(05)
[3]等离子体流动控制技术原理及典型应用[J]. 史志伟,杜海,李铮,陆纪椿,蒋旋. 高压电器. 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]转捩对S809翼型气动特性影响的数值模拟[J]. 钟伟,王同光,王强. 太阳能学报. 2011(10)
[6]微型涡流发生器控制增升装置流动分离研究[J]. 褚胡冰,张彬乾,陈迎春,李亚林. 西北工业大学学报. 2011(05)
[7]微型后缘装置增升效率及几何参数影响研究[J]. 褚胡冰,张彬乾,陈迎春,李亚林. 航空学报. 2012(03)
[8]增升减阻流动控制技术的数值模拟研究[J]. 石清,李桦. 空气动力学学报. 2011(03)
[9]流动偏转器对机翼失速特性的控制[J]. 周立胜,明晓,白亚磊. 空气动力学学报. 2011(01)
[10]实体鼓包改进超临界翼型跨声速气动特性研究[J]. 陶洋,林俊,屠恒章,王元靖. 空气动力学学报. 2007(01)
博士论文
[1]超声速流动分离及其控制的试验研究[D]. 张庆虎.国防科学技术大学 2013
硕士论文
[1]零质量射流流场数值模拟方法研究[D]. 石雅楠.南京航空航天大学 2015
本文编号：2985162
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
零质量射流激励器示意图
图1.1 零质量射流激励器示意图[9]图1.2 零质量射流压强以及涡量等值线图[9]国内外许多相关研究单位和部门，例如美国的国家航空航天局、空军科学研究局、波音公司等，国内的南京航空航天大学、西北工业大学、北京航空航天大学、清华大学以及中国空气动力学发展研究中心等，都在积极开展关于零质量射流方面的数值模拟研究、风洞试验研究。相较于国内还处于基础研究阶段，国外的零质量射流研究已经从实验室基础研究逐步进入到工程应用阶段。国内的研究对象是以二维翼型居多，对于三维飞行器方面的研究较少；研究领域方面：流动分离控制、翼型增升、激励器参数对控制效果的影响较多，而飞行控制问题、激励器参数的优化方面较少。进行数值模拟研究合成射流控制对翼型上的分离和失速的影响包括：Sang Hoon Kim 和Chongam[10]发现，通过改变多位置合成射流的相位角，用多阵列合成射流获得高度可控的流动特性。Sandeep Eldho James 等人[11]分析了 NACA0012 和 LA203A 翼型周围的流动
要是利用等离子体在电磁场中发生运动变化或者气体放电部施加扰动，达到飞行器增升减阻的目的。等离子体激励器结构简单、功率低等。在飞行器主动流动控制方面的应用器在主动流动控制方面主要包括以下几种：介质阻挡放电合成射流激励器（PSJ）。对于 DBD 来说，按照驱动电压C-DBD）和纳秒脉冲驱动（NS-DBD）。并且从作用机理的种不同的等离子体激励器。动控制原理是通过注入动量，以射流的形式扰动流场。当空气被电离，由于电场力的存在，被电离产生的带电粒子体分子发生碰撞，也就对于这一区域的气流产生诱导作用ORKE T C 等人[16]对于其基本特性已经做了相关研究；BE器在大迎角机翼流动分离中的控制；PATEL M P 等人[18]关研究；FENG L H，JUKES T N 等人[19]也对于等离子体相关的实验研究。图 1.3 给出的是 DBD 等离子体激励器 激励器产生的射流速度矢量图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]柔性结构气弹效应在流动控制中的应用及进展[J]. 张家忠,刘雁,孙旭,陈嘉辉,王乐. 力学进展. 2018(00)
[2]基于前缘缝翼微型后缘装置的多段翼型被动流动控制[J]. 张振辉,李栋,杨茵. 航空学报. 2017(05)
[3]等离子体流动控制技术原理及典型应用[J]. 史志伟,杜海,李铮,陆纪椿,蒋旋. 高压电器. 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]转捩对S809翼型气动特性影响的数值模拟[J]. 钟伟,王同光,王强. 太阳能学报. 2011(10)
[6]微型涡流发生器控制增升装置流动分离研究[J]. 褚胡冰,张彬乾,陈迎春,李亚林. 西北工业大学学报. 2011(05)
[7]微型后缘装置增升效率及几何参数影响研究[J]. 褚胡冰,张彬乾,陈迎春,李亚林. 航空学报. 2012(03)
[8]增升减阻流动控制技术的数值模拟研究[J]. 石清,李桦. 空气动力学学报. 2011(03)
[9]流动偏转器对机翼失速特性的控制[J]. 周立胜,明晓,白亚磊. 空气动力学学报. 2011(01)
[10]实体鼓包改进超临界翼型跨声速气动特性研究[J]. 陶洋,林俊,屠恒章,王元靖. 空气动力学学报. 2007(01)
博士论文
[1]超声速流动分离及其控制的试验研究[D]. 张庆虎.国防科学技术大学 2013
硕士论文
[1]零质量射流流场数值模拟方法研究[D]. 石雅楠.南京航空航天大学 2015
本文编号：2985162
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