基于合成射流的高空飞艇分离流控制

发布时间：2024-02-15 23:55

　　采用数值模拟方法研究了基于合成射流技术的高空飞艇流动控制方法。将合成射流装置安放在飞艇表面,靠近分离线处,并沿分离线布置,通过合成射流口吹吸空气产生涡流,并将其注入边界层内来达到延缓流动分离,进而达到减阻和大迎角阵风减缓的目的。研究首先利用对原始飞艇进行仿真,找到分离线的位置,进而研究了合成射流口出射速度幅值不同时飞艇阻力系数的变化,并以此来分析合成射流的流动控制效果。结果表明,射流口吹吸速度幅值越大,时均减阻效果越好,但射流的能量消耗也越大,气动力的脉动幅值也大。在扣除合成射流本身的能量消耗影响以后,最优的时均控制效果发生在迎角30°左右。研究结果显示,合成射流可以用来降低飞艇小迎角下的巡航阻力,也可以用来控制大迎角情况下的瞬态气动力,从而作为阵风减缓措施。

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【部分图文】：

图1飞艇布局图

选择狭缝式合成射流作为飞艇流动控制激励器。狭缝式合成射流的几何参数总共两个，分别是狭缝的长和宽。合成射流口位于分离线稍前位置，并沿平行于分离线的方向布置，每两个合成射流口之间的距离大约为5m，总共11个，每个合成射流装置的长度约为5m，宽度约为0.2m，合成射流装置总体布置....

图2合成射流布置示意图

式(1)中，U为射流出口速度幅值;f为射流喷射的频率;u>0表示从射流口射出气体，u<0表示从射流口流入气体。1.2数值方法和网格

图3飞艇计算域和网格

飞艇所用的计算域和网格拓扑如图3(a)所示，计算域前场和远场边界距飞艇表面大概16D左右，后场边界距飞艇表面20D左右，图3(b)所示为合成射流存在区域的局部网格。计算网格总量为430万。1.3数值方法验证

图4LOTTE标模数值模拟与试验对比

首先数值模拟不采用合成射流控制的原始飞艇的升阻力特性和流场特性，得到的升阻力用于与控制状态对比，关键是确定原始飞艇分离线的位置，从而确定合成射流布置的位置，合成射流将沿着主分离线的位置布置。图5所示为原始飞艇时均升阻力随迎角的变化，可见升阻力都是随着迎角而增加。流场结果显示，迎角....

本文编号：3900461