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非定常等离子体激励对大攻角流动分离控制的数值模拟研究 被引量：1
1
作者 呼宝鹏 兰世隆 +3 位作者 黄一翀 林海奇 傅瑜 王勇 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第8期3442-3450,共9页
应用交流电(alternating current,AC)介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)等离子体流动控制由于其结构简单、响应频率快、可实现实时定量控制等优点,正在成为等离子体流动控制技术的重点研究方向。结合基于分离涡模拟(detac... 应用交流电(alternating current,AC)介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)等离子体流动控制由于其结构简单、响应频率快、可实现实时定量控制等优点,正在成为等离子体流动控制技术的重点研究方向。结合基于分离涡模拟(detached eddy simulation,DES)和等离子体唯象体积力模型的方法研究非定常等离子体激励对NACA0015翼型在攻角为20°情况下流动分离控制。结果表明:非定常等离子体激励在高雷诺数、大攻角下对翼型分离具有明显的控制效果,可以达到增升减阻目的,且流动控制效果比定常激励效率更高;非定常等离子体激励流动控制与定常等离子体激励流动控制机理不同,非定常等离子体激励通过促进分离区内速度脉动,对流场产生非定常的干扰,使得分离剪切层提前失稳,增强流场涡结构的掺混,从而抑制流动分离。 展开更多
关键词 分离涡模拟(DES) 流动分离控制 非定常等离子体激励
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圆柱绕流的流动分离控制 被引量：14
2
作者 谢杰 许劲松 郁程 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期401-406,共6页
流动分离现象在穿透自由液面的圆柱绕流过程中非常明显,也是造成各种海洋结构物阻力性能恶化的重要原因.针对此问题,开展了应用生涡器装置控制流动分离的试验研究和CFD模拟.通过生涡器可以在流动分离以前向边界层内触发小尺度涡,从而增... 流动分离现象在穿透自由液面的圆柱绕流过程中非常明显,也是造成各种海洋结构物阻力性能恶化的重要原因.针对此问题,开展了应用生涡器装置控制流动分离的试验研究和CFD模拟.通过生涡器可以在流动分离以前向边界层内触发小尺度涡,从而增加边界层底部的动量,抵抗流动分离的发生.圆柱绕流的拖曳试验结果表明,生涡器可有效抑制圆柱后体的流动分离,对于改善海洋结构物的阻力性能具有重要意义. 展开更多
关键词 生涡器 流动分离控制 圆柱绕流 阻力改善
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低压透平叶片流动分离主动控制的数值研究 被引量：2
3
作者 刘小民 周海洋 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期21-26,共6页
基于Langtry-Menter转捩模型的Menter SST两方程模型,通过数值求解了三维非定常雷诺时均Navier-Stokes方程,研究了雷诺数(Re)和来流湍流强度(IFSTI)对Pak-B低压透平叶片吸力面流动分离的影响.计算结果表明:该湍流模型能够较好地预测低... 基于Langtry-Menter转捩模型的Menter SST两方程模型,通过数值求解了三维非定常雷诺时均Navier-Stokes方程,研究了雷诺数(Re)和来流湍流强度(IFSTI)对Pak-B低压透平叶片吸力面流动分离的影响.计算结果表明:该湍流模型能够较好地预测低压透平叶栅内流动特性,并能有效捕捉到叶片吸力面上流动分离和再附位置;随着Re和IFSTI的增大,叶片吸力面流动分离均有大幅度的减少.在Re和IFSTI较低的条件下,数值分析了涡流发生器(VGJ)对低压透平叶片表面流动分离的控制效果,结果表明:VGJ的引入能够有效抑制甚至消除低Re条件下叶片吸力面上的流动分离,减小总压损失和尾迹宽度.在VGJ流动控制中,存在着最佳吹气比,由此可获得最佳的流动控制效果.吹气比太小,不能有效抑制流动分离;吹气比太大,射流与主流掺混加剧,流动损失增加.当VGJ吹气比为2时,流动控制效果最佳,相对于无VGJ控制时的总压损失减少了45%. 展开更多
关键词 流动分离控制 涡流发生器 低压透平叶片 数值模拟
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零质量射流技术控制垂直轴风力机流动分离的数值研究 被引量：7
4
作者 朱海天 郝文星 +1 位作者 李春 丁勤卫 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1192-1199,1414,共9页
设计了一种斜出口零质量射流激励器并将其应用于垂直轴风力机。对施加零质量射流激励器的直线翼垂直轴风力机进行了数值研究。为适应垂直轴风力机运行工况,提出了一种冲程长度随方位角变化的激励器控制策略,验证其减小激励能耗及改善流... 设计了一种斜出口零质量射流激励器并将其应用于垂直轴风力机。对施加零质量射流激励器的直线翼垂直轴风力机进行了数值研究。为适应垂直轴风力机运行工况,提出了一种冲程长度随方位角变化的激励器控制策略,验证其减小激励能耗及改善流场结构的特点;分析了射流孔数量及冲程长度对控制叶片流动分离及提升风力机气动性能的影响规律,并在最佳控制参数下对风力机流场结构进行了分析。结果表明:当激励器布置于叶片后部,最大射流吹气系数为0.0506时,采用该种激励器控制策略下的双射流孔风力机,风能利用系数相比未施加流动控制、定常吹气、定冲程长度最大分别提升21.31%、3.98%、0.06%,且射流孔数越多,提升效果越差。该种流动控制技术可抑制大涡的形成及发展,改善叶片周围流场结构。 展开更多
关键词 垂直轴风力机 零质量射流技术 数值模拟 流动分离控制
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仿生学覆羽控制翼型流动分离实验 被引量：4
5
作者 巩绪安 张鑫 +2 位作者 马兴宇 范子椰 姜楠 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2021年第6期184-195,I0003,共13页
“高效率、低噪声”的飞行特点为猫头鹰披上了一层神秘的面纱。本文根据其翅膀覆羽的仿生学构造,设计了新型的柔性锯齿形旋涡发生器,铰接在NACA0018二维翼型各弦长位置处。通过风洞实验,研究了不同面密度柔性材料的流动分离控制效果。... “高效率、低噪声”的飞行特点为猫头鹰披上了一层神秘的面纱。本文根据其翅膀覆羽的仿生学构造,设计了新型的柔性锯齿形旋涡发生器,铰接在NACA0018二维翼型各弦长位置处。通过风洞实验,研究了不同面密度柔性材料的流动分离控制效果。实验中,首先利用高时间分辨率的热线风速仪单点扫掠测量尾流区的流场信息,通过小波变换同时在时域、频域对各个尺度涡包的破碎和掺混过程展开分析,确定湍动能较高的特征测点位置后,利用两根热线探针双通道同时测量,得到不同位置的同步流场数据,通过互相关分析,在时域和频域上得到不同空间位置之间扰动的相关性,并结合CCD高速相机的拍摄结果,研究柔性材料的自适应形变规律与扰流涡之间的关系。实验结果表明:中等面密度的柔性材料控制效果较优,安装在尾缘时可以有效吸收附近34%的湍动能用于自适应地振动和变形;剪切层的上边界向下移动0.05倍弦长,尾缘和前缘剪切层的低频段功率谱密度分别下降了70%和50%,前缘剪切层的大尺度结构被破碎为小尺度结构,具有潜在的降噪效果,两剪切层的相关性在频域上得到显著增强。当旋涡发生器的安装位置向前缘移动时,其在逆压梯度下产生的扰动将向低频段转移,大尺度的扰流涡可以诱导分离泡的上边界下移0.1倍弦长。 展开更多
关键词 仿生学 流动分离控制 柔性锯齿 小波分析 互相关函数
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低压透平叶片表面合成射流非定常流动控制机理研究 被引量：4
6
作者 刘小民 周海洋 +1 位作者 王星 席光 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期95-101,共7页
基于Langtry-Menter转捩模型的SST湍流模型,通过求解三维非定常雷诺时均Navier-Stokes方程,数值研究了低雷诺数下合成射流涡发生器对Pak-B低压透平叶片吸力面流动分离的影响,揭示了低压透平叶片表面合成射流非定常流动的控制机理.结果表... 基于Langtry-Menter转捩模型的SST湍流模型,通过求解三维非定常雷诺时均Navier-Stokes方程,数值研究了低雷诺数下合成射流涡发生器对Pak-B低压透平叶片吸力面流动分离的影响,揭示了低压透平叶片表面合成射流非定常流动的控制机理.结果表明,引入合成射流涡发生器能够抑制甚至消除低雷诺数下叶片吸力面上的流动分离.在雷诺数为25 000、自由流湍流强度为0.08%下,提高射流控制频率有助于增强合成射流涡发生器对低压透平叶片表面流动分离的控制效果,减少流动损失.当控制频率为10Hz时,叶栅出口的相对总压损失系数为0.42;当控制频率增加到20Hz时,相对总压损失系数仅下降到0.41.这表明,当合成射流控制频率大于10Hz时,继续增加控制频率来减少叶片表面流动损失的效果是不明显的. 展开更多
关键词 流动分离控制 合成射流 低雷诺数 低压透平叶片 数值模拟
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射流涡发生器对激波边界层作用诱导的流体分离控制大涡模拟研究 被引量：3
7
作者 薛大文 陈志华 +1 位作者 孙晓晖 张焕好 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期40-48,共9页
为了研究射流涡发生器对激波边界层作用所诱导的流动分离控制机理及其流场特性,基于大涡模拟(Large eddy simulation)方法和高阶TCD/WENO混合格式,对来流马赫数Ma=2.5情况下,平板上射流涡发生器对激波与边界层相互作用所诱导流场进行了... 为了研究射流涡发生器对激波边界层作用所诱导的流动分离控制机理及其流场特性,基于大涡模拟(Large eddy simulation)方法和高阶TCD/WENO混合格式,对来流马赫数Ma=2.5情况下,平板上射流涡发生器对激波与边界层相互作用所诱导流场进行了数值模拟。结果表明,射流涡发生器对激波边界层的流体分离有一定的抑制作用,与无控制情况相比,射流作用下进出口总压恢复系数由85.9%提高到94.6%。射流尾涡主要集中于一环状区域内,在该区域内,入射激波与马蹄涡、桶形激波上方的涡管以及剪切涡相互作用,导致整体尾流被激波往下压缩。同时在激波的压缩下,各涡之间相互缠绕、挤压合并,形成多个流向小涡结构,将边界层外的高速流体卷入边界层内,从而增加边界层底层能量,达到抑制流动分离的目的。 展开更多
关键词 超声速 射流涡发生器 流动分离控制 大涡模拟
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自适应襟翼流动控制改进方法的提出与验证 被引量：8
8
作者 郝文星 李春 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第14期4538-4546,共9页
减缓叶片流动分离已成为当前提高叶轮设备运行效率与安全性的主要措施。自适应襟翼仿生自鸟类翅膀上的羽毛,其在翅膀出现流动分离时受回流冲击向上抬起,进而阻止流动分离的发展。基于数值模拟所得到的襟翼表面压力分布规律,提出了合成... 减缓叶片流动分离已成为当前提高叶轮设备运行效率与安全性的主要措施。自适应襟翼仿生自鸟类翅膀上的羽毛,其在翅膀出现流动分离时受回流冲击向上抬起,进而阻止流动分离的发展。基于数值模拟所得到的襟翼表面压力分布规律,提出了合成力矩控制方法用以改进襟翼流动控制效果,并结合已有的线性力矩控制方法,验证了上述2种方法在不同流动分离过程中提升襟翼作用效果的有效性。结果表明:2种改进方法均能够有效提升襟翼的流动控制效果,其中合成力矩方法整体表现较好,且能够避免自由运动襟翼在流动分离较小时的过度抬起;此外,自适应襟翼在大攻角时还通过延后分离涡的生成与脱落,减弱了分离涡的影响,从而使升阻力系数波动幅度降低。 展开更多
关键词 自适应襟翼 流动分离控制 性能改进 数值模拟
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基于双微楔的高超声速激波与边界层干扰控制研究 被引量：3
9
作者 董祥瑞 陈耀慧 +1 位作者 董刚 刘怡昕 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1624-1632,共9页
高超声速飞行器在流场中通常会伴随激波与边界层干扰(SWBLI),其引发的流动分离将导致进气道性能下降。采用分离涡模型结合有限体积离散方法、自适应网格加密技术,对来流马赫数为7.0流场中SWBLI诱导的流动分离进行数值模拟,并基于边界层... 高超声速飞行器在流场中通常会伴随激波与边界层干扰(SWBLI),其引发的流动分离将导致进气道性能下降。采用分离涡模型结合有限体积离散方法、自适应网格加密技术,对来流马赫数为7.0流场中SWBLI诱导的流动分离进行数值模拟,并基于边界层流向速度、压力梯度、形状因子、总压损失等参数讨论了不同微楔高度的控制效果,分析双微楔的控制机理。研究结果表明:双微楔产生的两对流向涡对之间的相互诱导促进了各自流向涡对之间的卷吸作用,使得双微楔对分离气泡的消除效果优于单只微楔;流动总压损失系数随着微楔阵列高度的增加呈先减小、后增加的趋势;综合讨论流向涡强度与形状阻力的影响,高度为35%分离气泡厚度的双微楔控制效果最好,分离气泡局部可减小至回流消失,边界层形状因子峰值降低86%,总压损失降低1.9%. 展开更多
关键词 流体力学 高超声速 激波与边界层干扰 微楔涡流发生器 流动分离控制 流向涡
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仿生学覆羽厚度对机翼失速控制效果的实验研究
10
作者 黄逸军 巩绪安 +1 位作者 马兴宇 姜楠 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期105-115,共11页
受鸟类翼面覆羽结构特点的启发,在前期仿生流动控制工作基础上,本文设计了不同厚度的柔性锯齿型人工覆羽,将其分别安装于NACA0018平直机翼上翼面不同弦长位置,通过实验考察大迎角条件下流动分离控制效果。实验在天津大学低湍流度风洞进... 受鸟类翼面覆羽结构特点的启发,在前期仿生流动控制工作基础上,本文设计了不同厚度的柔性锯齿型人工覆羽,将其分别安装于NACA0018平直机翼上翼面不同弦长位置,通过实验考察大迎角条件下流动分离控制效果。实验在天津大学低湍流度风洞进行,采用坐标架对机翼尾流区进行扫掠测量,使用热线风速仪获取尾流区的平均速度和脉动速度信息,并使用高速相机拍摄人工覆羽的运动情况。通过平均速度分布、脉动速度均方根曲线、功率谱密度、小波能谱和小波等值云图等对不同厚度覆羽的流动分离控制效果进行对比分析。实验结果表明,对于小厚度覆羽:安装在机翼前缘附近时,能有效减小前缘剪切层和机翼上表面之间的距离,这是由于覆羽自适应振动促进了低频大尺度相干结构向高频小尺度相干结构的转化;安装在机翼尾缘附近时,机翼周围流场无明显变化。相反,对于大厚度覆羽,覆羽阻碍分离回流区沿机翼表面向前缘发展,在靠近机翼尾缘时,流动分离控制效果较好。此外,本文还结合粒子图像测速技术绘制了覆羽的运动情况和周围流场流动示意图,验证了不同工况下人工覆羽的流动分离控制效果,对比分析了不同厚度覆羽实现流动分离控制的机理。 展开更多
关键词 仿生学 人工覆羽 流动分离控制 功率谱密度 小波分析 多尺度分析
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