双压电振子异步振动主动调制湍流边界层流向涡减阻

发布时间：2022-01-22 03:06

　　以热线敏感丝为感受器、单片机（MCU）为控制器、双压电振子为动作器构成闭环控制回路,实现闭环主动控制湍流边界层相干结构减阻。采用安装在壁面上的展向布置的双压电振子异步振动方式,通过对压电振子输入3种不同振动频率,得到160Hz工况实现最大减阻率为16.03%。压电振子振动使得湍动能更大程度地集中在能量峰值周围,改变了湍流边界层近壁区的含能结构,对相干结构产生调制作用。压电振子振动频率与相干结构特征频率越接近,减阻效果越好。闭环控制中控制压电振子所需要的电能节省开环的75%,实现与开环控制相近的减阻效果。施加控制加入条件检测的条件相位平均波形时间周期略变短,以压电振子壁面扰动方式调制近壁流向涡,减小壁面摩擦阻力,获得减阻效果。 

【文章来源】：航空动力学报. 2019,34(12)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

湍流边界层自维持过程

用mu-level法检测湍流边界层中相干结构的猝发现象。当u<-Lurms时，表明检测到湍流猝发事件，驱动电路连通，压电振子开始振动；当u≥-0.25Lurms时，表明未检测到猝发事件，驱动电路关断，压电振子停止振动。其中u为脉动速度，urms为脉动速度的方均根值，门限L取值为1。图6为mu-level法的算法示意图。横轴为时间t，纵轴表示u与urms的比值。1.3 执行机构

闭环控制系统的执行机构包括双压电振子动作器、迷你热丝探针感受器、控制器及交流变频稳压电源。实验中使用湍流边界层单丝热线探针测量不同法向位置的流向脉动速度信号。远方GK10005交流变频稳压电源为压电振子输入不同的电压幅值及振动频率。图7和图8分别为交流变频稳压电源和单丝边界层热线探针实物图。图8 单丝边界层探针

【参考文献】：
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本文编号：3601441