湍流边界层电磁力控制系统和鱼雷模型电磁减阻实验

发布时间：2020-07-10 02:29

【摘要】：本文基于电磁流体控制理论,结合数字信号处理技术和开关电源技术,设计用于流体边界层控制实验的电磁力控制系统。并在中型实验水池中进行鱼雷模型电磁减阻控制实验。文章包括两大部分。第一部分为湍流边界层电磁力控制系统。文章分析了展向电磁力减小摩擦阻力机理,确定由控制电源和电磁激活板组成的电磁力控制系统方案。分析实验指标,设计基于DSP2812的控制电源,从软硬件角度具体阐述了控制电源设计方法和要点；分析电磁激活板设计方法,以鱼雷模型为对象设计了与之配套的电磁激活板。第二部分为鱼雷模型边界层控制减阻实验。实验鱼雷模型长lm,直径0.1m,头部为半球结构,尾部为椎体结构。将电磁激活板包裹在鱼雷模型表面浸入实验水池中,由伺服拖车拖曳鱼雷模型进行对比实验。在鱼雷表面施加展向周期性变化的电磁力,通过应变天平测量鱼雷航行阻力。实验研究表明：当鱼雷模型航速为0.5m/s时,所以对激活板施加5V、7V电压,产生的展向电磁力没有使鱼雷减阻。分析原因为在该工况下,鱼雷模型流体边界层为层流状态,而在层流状态下,电磁力不具有减阻效果。当鱼雷航行速度提高到lm/s时,较高的速度和振动作用使鱼雷模型边界层进入湍流状态。在鱼雷模型表面施加展向电磁力,激活板电极电压加到7V,电流为1.5A,频率4HZ,鱼雷模型获得很好的减阻效果,平均减阻率约为17.47%。研究表明,展向电磁力对湍流模式下回转体具有减阻控制作用,本文设计的电磁力控制系统适用于流体边界层电磁力控制实验。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TJ630.6
【图文】：

图２．２．１流向祸上掠与下扫逡逑如图２．２．１所示

化义邋ｆｏｇｙｅ邋扇逦—ｓｉ＾ａＢ株斯巧ｋｌＳｏｓ逡逑图２．２．１流向祸上掠与下扫逡逑如图２．２．１所示。流向祸周围的流体进行上掠下扫运动，从而使得近壁流体进行剧烈的逡逑动量交换。当对近壁流体施加展向周期变化的电磁力后，ｄ磁力可Ｗ有效地抑制流体上掠逡逑下扫运动，从而减小壁面摩擦阻力。此外，端流边界层中，上掠运动是周期性的，如果电逡逑磁力的激励频率与上掠频率接近，将有利于端流边界层中＾摩擦阻力的减小。逡逑相关实验已经证实，电磁力幅值越大，频率越低，有利于流场趋于对称，消祸效果越逡逑明显。实验时在鱼雷表面施加展向电磁为，且电磁力大小和周期可控制Ｗ’４２ｌ。逡逑７逡逑

电压电流值送给ＤＳＰ控制器进一步参考控制。逡逑根据预定的实验方案，确定各路电磁力的大小，通过输入设备调节ＤＳＰ输出的ＰＷＭ逡逑占空比，占空比数值线性对应电源电压输出，实现调压输出。与此同时，采样电极回路的逡逑电压制，将其经ＡＤ转换为数字信号，反馈给ＤＳＰ，实现闭环稳压控制。逡逑控制电源原理图如下，电磁激活板则根据不同的实验需求设计王艺和参数。逡逑

【参考文献】

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本文编号：2748335