微型涡流发生器改善S弯喷管流场的实验研究

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作者 刘诗敏 梁华 +2 位作者 李金平 张富垚 马张煜 《推进技术》 北大核心 2025年第2期41-56,共16页

S弯喷管虽然能够提升飞行器隐身性能,但弯曲的几何结构会造成额外的总压损失和低能流体脉动增强的问题,导致飞行器性能降低,因此需要采用流动控制手段改善内部流场。本文将阵列式微型涡流发生器安装在S弯喷管上壁面中心线局部速度最大... S弯喷管虽然能够提升飞行器隐身性能,但弯曲的几何结构会造成额外的总压损失和低能流体脉动增强的问题,导致飞行器性能降低,因此需要采用流动控制手段改善内部流场。本文将阵列式微型涡流发生器安装在S弯喷管上壁面中心线局部速度最大点前侧,研究其在冷态流场中对喷管出口总压损失的控制效果和对上壁面下游流场低频脉动的抑制效果。结果表明:(1)在试验参数下,对于相同高度的微型涡流发生器,安装位置距离局部速度最大点较远时,喷管出口截面总压损失系数更低。(2)落压比为1.2时,安装高度为2.2%喷管入口直径的微型涡流发生器,能够使喷管出口平均总压损失系数相对基准降低8.57%。(3)微型涡流发生器能降低喷管上壁面下游流场的低频脉动,使脉动幅值降低22.8%,提升低能流稳定性。 展开更多

关键词 S弯喷管 微型涡流发生器 总压损失 流动控制 变分模态分解

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微型涡流发生器控制超临界翼型边界层分离实验研究 被引量：26

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作者 张进 张彬乾 +4 位作者 阎文成 段卓毅 陈迎春 焦予秦 于新 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2005年第3期58-60,84,共4页

在低速风洞中研究了微型涡流发生器对超临界翼型边界层分离的控制.根据超临界翼型边界层分离特性,提出了涡流发生器的流动机理.研究了梯形涡流发生器不同高度和弦向位置对边界层分离控制效果的影响.研究表明,微型涡流发生器对超临界翼... 在低速风洞中研究了微型涡流发生器对超临界翼型边界层分离的控制.根据超临界翼型边界层分离特性,提出了涡流发生器的流动机理.研究了梯形涡流发生器不同高度和弦向位置对边界层分离控制效果的影响.研究表明,微型涡流发生器对超临界翼型边界层分离的控制主要起减阻作用;适宜采用微型涡流发生器对超临界翼型边界层分离进行控制,其最佳位置应在分离线前2～5H涡流发生器高度之间. 展开更多

关键词 微型涡流发生器 边界层分离 超临界翼型

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微型涡流发生器控制增升装置流动分离研究 被引量：9

3

作者 褚胡冰 张彬乾 +1 位作者 陈迎春 李亚林 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期799-805,共7页

针对大型飞机增升装置大偏度状态出现的流动分离问题,采用数值模拟方法,研究使用微型涡流发生器控制其附面层分离的作用机理及流动控制效果。结合风洞实验结果,验证了数值方法的可靠性,并以某型号运输机二维增升构型为对象,系统分析了... 针对大型飞机增升装置大偏度状态出现的流动分离问题,采用数值模拟方法,研究使用微型涡流发生器控制其附面层分离的作用机理及流动控制效果。结合风洞实验结果,验证了数值方法的可靠性,并以某型号运输机二维增升构型为对象,系统分析了微型涡流发生器尺寸、安装角、安装位置、排列方式等参数对其流动控制效能的影响规律,获得了设计原则,给出了流动控制方案,为实现三维增升装置流动分离控制的微型涡流发生器研究奠定了基础。 展开更多

关键词 增升装置 流动分离 微型涡流发生器 流动控制 参数影响 设计原则 数值模拟

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控制超临界翼型边界层分离的微型涡流发生器数值模拟 被引量：9

4

作者 石清 李桦 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期508-511,共4页

本文基于任意曲线坐标系下的雷诺平均Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras一方程湍流模型,采用对接拼接网格技术和多重网格加速收敛技术,对安装有叶片式微型涡流发生器的超临界机翼翼身组合体进行了数值模拟,研究了微型涡流发生器的高... 本文基于任意曲线坐标系下的雷诺平均Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras一方程湍流模型,采用对接拼接网格技术和多重网格加速收敛技术,对安装有叶片式微型涡流发生器的超临界机翼翼身组合体进行了数值模拟,研究了微型涡流发生器的高度和弦向安装位置对超临界机翼附面层流动控制的机理以及对超临界机翼气动性能的影响规律。 展开更多

关键词 微型涡流发生器 超临界机翼 流动控制 数值模拟

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基于微型涡流发生器的横向射流被动控制研究 被引量：3

5

作者 赵延辉 梁剑寒 +1 位作者 赵玉新 张宇杰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期801-806,共6页

微型涡流发生器放置于喷孔上游,采用纳米粒子平面激光散射(Nano-particle Planer Laser Scattering,NPLS)对微型涡流发生器诱导下的超声速横向射流进行了层析观测,并采用粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)方法计算了观测区... 微型涡流发生器放置于喷孔上游,采用纳米粒子平面激光散射(Nano-particle Planer Laser Scattering,NPLS)对微型涡流发生器诱导下的超声速横向射流进行了层析观测,并采用粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)方法计算了观测区域速度分布。对不同流向位置的穿透边界和横向扩散进行提取和统计平均,发现引入涡流发生器后射流穿透边界比未引入时提高了27%左右,而横向扩散最高提高了12.6%。分析涡流发生器尾迹速度场发现,尾迹在射流穿透方向上的诱导速度对射流穿透深度有重要作用,尾迹与射流在近场区域的相互作用是影响射流穿透深度和横向扩散的关键因素。 展开更多

关键词 微型涡流发生器 横向射流 穿透深度 横向扩散

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微型涡流发生器对超临界翼型减阻机理实验与数值分析 被引量：2

6

作者 张进 刘景源 张彬乾 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期37-41,共5页

针对安装在超临界翼型后部的微型涡流发生器减阻问题,先用风洞实验测出微型涡流发生器对超临界翼型升阻特性的影响,然后采用RANS方程和κ-ε湍流模型进行数值模拟,分析安装在超临界翼型后部的微型涡流发生器减阻原因。研究发现:微型涡... 针对安装在超临界翼型后部的微型涡流发生器减阻问题,先用风洞实验测出微型涡流发生器对超临界翼型升阻特性的影响,然后采用RANS方程和κ-ε湍流模型进行数值模拟,分析安装在超临界翼型后部的微型涡流发生器减阻原因。研究发现:微型涡流发生器使下游近壁面处低能气体向上卷起与外层高能气体掺混,近壁面平均湍动能增加、翼型后部脉动压强增大,压差阻力减小;湍流应力由速度梯度、湍流粘性系数和脉动压强共同决定,虽然气流掺混,弦向速度法向梯度减小、湍流粘性系数减小,但展向速度法向梯度和脉动压强增大,湍流应力增大,摩擦阻力增大;微型涡流发生器尺寸很小,完全浸没于附面层内,仅掺混与它高度相当的附面层内流体,对附面层厚度影响小,对翼型升力影响小。 展开更多

关键词 微型涡流发生器 超临界翼型 平均湍动能 脉动压强 湍流应力

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非对称来流下微型涡流发生器边界层流动控制 被引量：1

7

作者 高峰 王旭东 张涵 《空军工程大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2016年第6期6-11,共6页

为有效改善超燃冲压发动机隔离段性能,运用数值模拟的方法研究了来流马赫数2.0条件下多种结构的微型涡流发生器的流动控制特性。研究结果表明随着微型涡流发生器后缘宽度的增加,隔离段内激波串长度有效缩短,高压前锋后移且整体式略优于... 为有效改善超燃冲压发动机隔离段性能,运用数值模拟的方法研究了来流马赫数2.0条件下多种结构的微型涡流发生器的流动控制特性。研究结果表明随着微型涡流发生器后缘宽度的增加,隔离段内激波串长度有效缩短,高压前锋后移且整体式略优于分离式;整体式微型涡流发生器产生的流向涡对的横向距离较近,与下壁面的距离较分离式远,能在短距离流动过程中将动量传递给低动量区,有效改善边界层流动性,但作用距离较分离式短;带后缘宽度的微型涡流发生器可有效降低流场总压畸变,对流场质量改善作用要优于基本型。 展开更多

关键词 超声速 隔离段 流动控制 微型涡流发生器 数值仿真

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微型涡流发生器与微射流涡流发生器组合流动控制研究 被引量：1

8

作者 朱拥勇 王旭东 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2018年第7期175-179,共5页

为延迟边界层分离以改善超声速进气道/隔离段性能,运用数值模拟方法研究来流马赫数2.0条件下微型涡流发生器与微射流涡流发生器组合的流动控制特性,着重比较了射流位置对流场的影响,分析了流场改善的原因。研究结果表明:较无射流控制,... 为延迟边界层分离以改善超声速进气道/隔离段性能,运用数值模拟方法研究来流马赫数2.0条件下微型涡流发生器与微射流涡流发生器组合的流动控制特性,着重比较了射流位置对流场的影响,分析了流场改善的原因。研究结果表明:较无射流控制,微型涡流发生器与射流组合能够极大提高隔离段的抗反压能力,射流后置的流动控制性能更佳;设置射流与微型涡流发生器的距离在一定区间内可以大幅度延迟角区低速回流区的形成,边界层抗分离性增强,流场畸变指数明显减小。 展开更多

关键词 超声速 隔离段 流动控制 微型涡流发生器 微射流涡流发生器

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超声速来流下叶片式微型涡流发生器流动控制研究

9

作者 王旭东 高峰 +1 位作者 徐晨洋 张涵 《航空工程进展》 CSCD 2016年第3期273-278,共6页

不同构型的微型涡流发生器对提高进气道/隔离段性能所产生的效果不同。采用数值模拟方法研究来流马赫数为2.0条件下,五种叶片式微型涡流发生器对流场边界层的流动控制特性。结果表明:带有一定前缘高度的叶片式微型涡流发生器可产生更强... 不同构型的微型涡流发生器对提高进气道/隔离段性能所产生的效果不同。采用数值模拟方法研究来流马赫数为2.0条件下,五种叶片式微型涡流发生器对流场边界层的流动控制特性。结果表明:带有一定前缘高度的叶片式微型涡流发生器可产生更强的流向涡,总压畸变和马赫数畸变较小,流场出流质量更佳,但同时带来较大的总压损失;微型涡流发生器的前缘厚度对流场性能提升无明显帮助,反而会增大总压损失;无前缘高度的微型涡流发生器能在引入较小总压损失的情况下,使隔离段拥有较强的抗反压能力,同时有效增大壁面摩擦系数,提高边界层对抗分离的能力。 展开更多

关键词 超声速 隔离段 微型涡流发生器 流动控制 数值仿真

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微型涡流发生器控制压气机叶栅二次流的数值研究 被引量：3

10

作者 马姗 楚武利 +2 位作者 张皓光 旷海洋 李相君 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期2641-2651,共11页

二次流对压气机叶栅的性能有很大影响,为了探究微型涡流发生器(MVG)对于低马赫数来流叶栅的二次流控制情况,以一进口来流Ma<0.1的高负荷轴流压气机叶栅为研究对象,用数值方法分别对设计攻角(-1°)以及失速攻角(8°)下的流场... 二次流对压气机叶栅的性能有很大影响,为了探究微型涡流发生器(MVG)对于低马赫数来流叶栅的二次流控制情况,以一进口来流Ma<0.1的高负荷轴流压气机叶栅为研究对象,用数值方法分别对设计攻角(-1°)以及失速攻角(8°)下的流场进行损失分析,并借鉴失速因子对不同组合形式的MVG进行对比。得出在-1°攻角下,大部分MVG具有延缓分离的作用,但都会引起损失增加;在8°攻角下,所有MVG都具有延缓分离、减少损失的作用。损失减少最多的一组VGdvg3达到6.3%,失速系数减小了46%,因此认为MVG对于大分离区域的控制较为有效。MVG主要控制0%~30%叶高方向损失,并且MVG的叶片间距以及安装位置也存在一个最佳范围,不易过大或过小。 展开更多

关键词 低马赫数 轴流压气机叶栅 微型涡流发生器 二次流

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微型涡流发生器影响下的湍流边界层流场与摩阻特性 被引量：4

11

作者 张奕 潘翀 +1 位作者 窦建宇 张淼 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期48-58,共11页

在中等雷诺数平板湍流边界层中,利用体视粒子图像测速技术与免标定双层热膜摩阻传感器,测量了单排楔形微型涡流发生器阵列下游的速度场与摩阻,以研究微型涡流发生器对湍流统计量和摩阻特性的影响。速度场测量结果表明:微型涡流发生器诱... 在中等雷诺数平板湍流边界层中,利用体视粒子图像测速技术与免标定双层热膜摩阻传感器,测量了单排楔形微型涡流发生器阵列下游的速度场与摩阻,以研究微型涡流发生器对湍流统计量和摩阻特性的影响。速度场测量结果表明:微型涡流发生器诱导下游湍流边界层内产生时均流向涡对和时均流向速度亏损区,导致流向脉动速度的展向预乘能谱出现第二外区峰值。速度场本征正交分解的结果表明:微型涡流发生器诱导产生的流动结构与湍流边界层内的大、超大尺度结构的能量贡献相当,并影响了近壁含能结构的空间分布。摩阻测量实验表明:具有较高高度、展向排列更密集的微型涡流发生器阵列的减摩阻率更高,减摩阻效果可持续至下游80倍自身特征高度处。 展开更多

关键词 微型涡流发生器 湍流边界层 雷诺应力 流动控制 摩阻

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微型涡流发生器对空化初生特性的影响

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作者 龚瑜璠 胡常莉 +2 位作者 洪伯杰 杨斯睿 纪潇曈 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期63-72,共10页

为减小空化对水下装备性能带来的不良影响,开展了空化抑制方法的研究。采用均相流模型并耦合SSTγ-Reθt湍流模型以及Zwart空化模型对带有微型涡流发生器(micro vortex generator,MVG)的水翼在不同攻角下(4°、6°、8°)的... 为减小空化对水下装备性能带来的不良影响,开展了空化抑制方法的研究。采用均相流模型并耦合SSTγ-Reθt湍流模型以及Zwart空化模型对带有微型涡流发生器(micro vortex generator,MVG)的水翼在不同攻角下(4°、6°、8°)的初生空化流动进行了数值模拟。研究结果表明:MVG可以明显提升水翼近壁流速且使边界层厚度有所增加;MVG对边界层分离特性的影响规律受来流攻角影响较大,当MVG位于分离点之前时(4°攻角)分离涡尺度减小,而位于分离点之后时(6°和8°攻角)分离涡尺度增大;3种攻角条件下,MVG均能够明显降低水翼的初生空化数,相比之下,8°攻角时初生空化数的降幅最大,表明MVG对空化的抑制效果受攻角的影响较大。研究成果可为工程实践中抗空化性能的设计提供一定的理论参考。 展开更多

关键词 微型涡流发生器 水翼 初生空化 流动控制 数值模拟

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基于微型叶片式涡流发生器的前体压缩面低能流掺混机理 被引量：1

13

作者 李超 黄河峡 +3 位作者 罗金玲 唐学斌 蔡佳 谭慧俊 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2022年第1期119-128,共10页

为了改善高超声速飞行器前体压缩面边界层速度型的饱满程度,降低进气道壁面流动分离的潜在风险,提出了基于阵列微型叶片式涡流发生器的前体压缩面低能流掺混方法。采用数值模拟方法研究了涡流发生器在来流马赫数7状态下的流动特性,揭示... 为了改善高超声速飞行器前体压缩面边界层速度型的饱满程度,降低进气道壁面流动分离的潜在风险,提出了基于阵列微型叶片式涡流发生器的前体压缩面低能流掺混方法。采用数值模拟方法研究了涡流发生器在来流马赫数7状态下的流动特性,揭示了主要流动控制机理,并分析了安装角对掺混效果的影响规律。研究结果表明:微型叶片式涡流发生器可对近壁气流产生一定扰动,形成局部大侧滑角、低压区域,掺混的主要机理在于叶片两侧分别形成扫掠激波、膨胀波,诱导近壁流体向叶片方向偏转,形成局部横向迁移,进而与主流产生掺混效应;负安装角的涡流发生器的扰动能力最强,但总压损失也最大;正安装角时涡流发生器的扰动能力随安装角的增大而增大;相比于无控制状态,所有叶片式涡流发生器均可降低边界层形状因子,安装角15°时的边界层形状因子最小,边界层速度型最为饱满,说明该状态下壁面流动具有较优的抗逆压分离能力。 展开更多

关键词 前体压缩面 低能流掺混 微型叶片式涡流发生器 安装角 形状因子

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控制机翼附面层分离的涡流发生器实验研究 被引量：4

14

作者 张进 张彬乾 +1 位作者 段卓毅 焦予秦 《南昌航空大学学报（自然科学版）》 CAS 2006年第1期39-42,共4页

本文在微型涡流发生器控制超临界翼型附面层分离实验研究的基础上,在低速风洞中研究了微型涡流发生器弦向位置和安装偏角对超临界机翼附面层分离控制效果的影响。研究结果表明,微型梯形涡流发生器对超临界机翼附面层分离的控制主要起减... 本文在微型涡流发生器控制超临界翼型附面层分离实验研究的基础上,在低速风洞中研究了微型涡流发生器弦向位置和安装偏角对超临界机翼附面层分离控制效果的影响。研究结果表明,微型梯形涡流发生器对超临界机翼附面层分离的控制主要起减阻作用;其弦向最佳位置在分离线前约4倍涡流发生器高度之间;最佳安装角为35°。 展开更多

关键词 微型涡流发生器 超临界机翼 附面层分离 油流

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涡流发生器和附面层抽吸相结合对于低速压气机叶栅性能的影响 被引量：5

15

作者 马姗 楚武利 +1 位作者 张皓光 旷海洋 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期515-524,共10页

为了分析微型涡流发生器(MVG)和附面层吸气(BLS)相结合的方法对高负荷轴流压气机流动特性的影响,将一种弯曲的微型涡流发生器与缝式吸气槽进行不同组合,共组成五组控制模型进行对比。其中,微型涡流发生器安装在叶片上游端壁上,缝式吸气... 为了分析微型涡流发生器(MVG)和附面层吸气(BLS)相结合的方法对高负荷轴流压气机流动特性的影响,将一种弯曲的微型涡流发生器与缝式吸气槽进行不同组合,共组成五组控制模型进行对比。其中,微型涡流发生器安装在叶片上游端壁上,缝式吸气槽位于叶片吸力面靠近尾缘处。计算结果说明:在设计攻角下,COM控制方法在使总压损失明显减小的同时增加静压系数,性能优于单独使用MVG,却不及只使用BLS的控制方法。在失速攻角下,MVG产生的尾涡将位于叶片吸力面-端壁角区之间的低能流体和主流充分混合,使得总压损失大幅度减小了11.54%。在吸气量为1.5%时,COM控制方法可以使总压损失减小达14.59%。 展开更多

关键词 低马赫数 轴流压气机叶栅 微型涡流发生器 附面层抽吸

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增升减阻流动控制技术的数值模拟研究 被引量：8

16

作者 石清 李桦 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期280-287,共8页

针对微型涡流发生器、实体鼓包这两种被动流动控制技术和零净质量射流这种主动流动控制技术进行了数值模拟。研究了微型涡流发生器的高度和弦向安装位置对超临界机翼增升减阻的影响规律,高度合适的微型涡流发生器对机翼上表面的流动分... 针对微型涡流发生器、实体鼓包这两种被动流动控制技术和零净质量射流这种主动流动控制技术进行了数值模拟。研究了微型涡流发生器的高度和弦向安装位置对超临界机翼增升减阻的影响规律,高度合适的微型涡流发生器对机翼上表面的流动分离控制起着有利作用;微型涡流发生器最佳气动效率的取得与其弦向安装位置有关。研究了实体鼓包的高度对超临界翼型减少激波阻力和增加升阻比的影响规律,在激波的波脚位置有效地使用实体鼓包,可以减小激波阻力;在中高升力系数情况下,使用实体鼓包可提高升阻比。还研究了零净质量射流的速度幅值和射流频率对翼型增加升力的影响规律,随着射流速度幅值的增加,翼型的平均升力系数和阻力系数都要增加;射流频率对升力的影响呈非线性。 展开更多

关键词 流动控制 数值模拟 微型涡流发生器 实体鼓包 零净质量射流

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超声速来流下混合流动控制射流角度影响数值研究 被引量：1

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作者 王旭东 高峰 +1 位作者 朱柏银 张涵 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期670-676,共7页

为探索混合流动控制器对隔离段气动性能影响,对来流马赫数2.0条件下混合流动控制器的控制特性开展了数值模拟研究,着重比较了射流俯仰角和偏航角对流动控制的影响,结果表明:给定射流位置时,俯仰角的变化仅小幅度改变角区低速回流区的轴... 为探索混合流动控制器对隔离段气动性能影响,对来流马赫数2.0条件下混合流动控制器的控制特性开展了数值模拟研究,着重比较了射流俯仰角和偏航角对流动控制的影响,结果表明:给定射流位置时,俯仰角的变化仅小幅度改变角区低速回流区的轴向位置,但对回流区范围以及角涡强度有较大影响,其中俯仰角取45°和60°时,回流区范围最小;由于微型涡流发生器上方高速流场的冲击,射流俯仰角越大,混合流动控制器形成的流向涡高度反而越低;偏航角取30°时,随着偏航角的增加,隔离段抗反压能力、流场质量先提升后降低,偏航角过大会导致流场的明显不对称,偏航角取45°时的综合性能最优异;采用较小的俯仰角和偏航角可有效降低总压损失。 展开更多

关键词 超声速流动 隔离段 流动控制 微型涡流发生器 微型射流涡流发生器

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