研究等离子激励器在流动分离控制中的应用

发布时间：2017-09-29 22:16

  本文关键词：研究等离子激励器在流动分离控制中的应用

  更多相关文章： NACA0015翼型 流动分离控制 等离子激励器 主动控制

【摘要】：机翼流动分离控制是流体领域中的一个重要课题,这是由于军事或商业飞机在大攻角下都非常容易发生流动分离,从而引起升力锐减阻力陡升。本文的主要内容是实验研究基于锯齿形等离子激励器在NACA0015机翼流动分离控制中的应用效果,从而得到流体再附着的机理。在失速角为16度和自由流速度为6 m/s时,本文中通过将等离子激励器应用在机翼前缘来控制机翼流动分离。对传统型和锯齿形等离子激励器的流动分离控制效果进行了测试。与传统型等离子激励器的放电比较,锯齿形等离子激励器沿上电极边缘产生间歇性放电。PIV结果显示,通过这种间歇性放电,锯齿形等离子激励器诱导产生明显地扰动,这促进了诱导流场与分离流体结构的相互作用,从而使动能传递到边界层,导致流体再附着到机翼表面。本文还研究了应用非稳态锯齿形等离子激励器对机翼流动分离控制的效果,利用测力天平测量了NCAC0015机翼的升力性能。结果表明,非稳态等离子激励器的控制效果比稳态等离子激励器更好,最大升力系数增加14%。激励频率与分离剪切层中涡的自然脱落频率相近时,其控制效果最优。最后一部分中,本文描述了一种新型等离子激励器(称为内半圆形等离子激励器)所诱导的涡结构及其发展的实验结果。该新型等离子激励器由内半圆形上电极和条形下电极组成的。通过PIV实验和油显实验对新型等离子激励器诱导流场进行了定性和定量分析,实验结果表明该新型等离子激励器能够产生在流向方向上空间分布较为稳定的流向涡,其最大涡量能达到1000 s-1。
【关键词】：NACA0015翼型 流动分离控制 等离子激励器 主动控制
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V211.41
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• Acknowledgements6-9
• Nomenclature9-13
• 1. Introduction13-22
• 1.1 Background and signification13-14
• 1.2 DBD plasma actuator14-17
• 1.3 Flow separation control with dbd plasma actuator17-20
• 1.4 Research objectives20-22
• 2. Experimental setup and techniques22-31
• 2.1 Wind tunnel and airfoil model22-23
• 2.2 DBD plasma actuator23-25
• 2.3 Force measurement25-27
• 2.4 PIV measurement27-31
• 3. Results adn discussion31-59
• 3.1 Baseline flow31-33
• 3.2 The flow controlled by steady plasma actuator33-51
• 3.2.1 Characterization of plasma actuator34-36
• 3.2.2 Flow field with the straight-edge plasma actuator36-38
• 3.2.3 Flow field with the sawtooth plasma actuator38-43
• 3.2.4 Reattachment process by sawtooth plasma actuator43-45
• 3.2.5 Comparison between sawtooth plasma actuator and the straight-edge plasma actuator45-50
• 3.2.6 Mechanisms of separated airflow control by plasma actuator50-51
• 3.3 The lift performance of naca0015 airfoil controlled by unsteady plasma actuator51-54
• 3.3.1 The effect of reduced frequency (F~+)51-52
• 3.3.2 The effect of duty-cycle (DC)52-54
• 3.4 The development of a novel plasma actuator for flow control54-59
• 3.4.1 Geometry of the novel plasma actuator54-55
• 3.4.2 Induced flow properties55-56
• 3.4.3 Friction line visualizations56-59
• 4. Conclusions59-61
• 4.1 Conclusions59-60
• 4.2 Future research60-61
• References61-65

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本文编号：944541