AC-DC驱动信号的等离子体激励器在湍流边界层的减阻

发布时间：2024-03-22 20:11

　　21世纪科技的进步带动着汽车、轮船和飞机运载工具的速度越来越快,而运载工具速度的提高伴随着阻力的增加,运载工具表面存在的湍流边界层是造成这些壁面摩擦阻力存在的主要原因,为了减少能源损耗并提高利用效率,对边界层阻力的控制具有很重要的意义。本文针对主动控制的等离子体激励器,提出了两种新的驱动信号,研究在新信号驱动下,等离子体激励器所产生的大尺度流向涡在下游的减阻情况。本实验研究提出了 AC-DC与AC-pulse DC两种新驱动信号,利用Labview软件编写了驱动信号程序,在AC-DC驱动信号下对等离子体激励器产生的涡结构和速度场分布进行了标定,并将其应用于湍流边界层测量减阻情况。利用恒温热线风速仪研究在不同驱动信号控制参数下减阻量的变化情况,确定最佳减阻控制参数,并在下游x+=166.7处的y-z面拍摄了 PIV同时对热线信号进行了统计量分析,研究其流场结构的变化,在此基础上将AC-DC驱动信号应用于前馈PD控制程序,寻找最优控制系数。研究结果表明,在AC-DC驱动信号激励下,等离子体激励器产生的最大射流速度出现在距壁面1mm的位置处,在一个周期内等离子体激励器自身所产生的涡的运动轨迹...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 湍流边界层
        1.2.2 湍流边界层减阻
        1.2.3 等离子体激励器研究
    1.3 本文主要研究内容
第2章 实验装置与研究方法
    2.1 实验装置
        2.1.1 闭式循环风洞装置
        2.1.2 湍流边界层产生装置
        2.1.3 介质阻挡放电(DBD)等离子体激励器
        2.1.4 等离子体激励器的驱动信号
        2.1.5 壁面压力测量
        2.1.6 前馈PD控制系统
    2.2 研究方法
        2.2.1 恒温热线风速仪测量装置
        2.2.2 壁面摩擦阻力和减阻量的测量
        2.2.3 激励器功耗测量与减阻效率
        2.2.4 粒子追踪测速(PIV)流动显示技术
        2.2.5 VITA分析方法
    2.3 本章小结
第3章 等离子体激励器标定与开环实验研究
    3.1 等离子体激励器的标定
        3.1.1 等离子体激励器流场结果分析
        3.1.2 等离子体激励器的时均射流速度与相位平均速度
    3.2 开环减阻结果分析
        3.2.1 AC-DC驱动信号的占空比对局部减阻量的影响
        3.2.2 AC-DC驱动信号的频率对局部减阻量的影响
        3.2.3 AC-DC驱动信号激励电压对局部减阻量的影响
    3.3 AC-DC驱动信号的最佳减阻控制参数
    3.4 展向减阻分布和平均减阻量
        3.4.1 AC-DC驱动信号
        3.4.2 AC-pulse DC驱动信号
    3.5 流向减阻恢复区
    3.6 激励器功耗和减阻效率
    3.7 本章小绪
第4章 开环控制流场结构变化
    4.1 PIV结果分析
    4.2 热线速度信号分析
        4.2.1 湍流边界层全曲线速度信号分析
        4.2.2 VITA分析
    4.3 本章小结
第5章 前馈PD控制实验结果研究
    5.1 卡尔曼滤波器Q矩阵的确定
    5.2 比例系数K_p与微分系数K_d调节
    5.3 本章小绪
结论
参考文献
致谢



本文编号：3934898