零质量射流流场数值模拟方法研究

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流动控制是通过控制运动物体的局部流动来改变运动物体的受力状态或运动状态。在流体力学研究范围内,它是热门的研究领域。在未来飞行器的创新发展中,流动控制起着至关重要的作用。  零质量射流(zero-net-mass-flux jets)又称合成射流(synthetic jets),这种流动基于旋涡运动。这种射流由于没有外界的气体来源,气流总质量在进出流场的时候总和为零,因而称为零质量射流。“零质量射流现象”因其具有仅对外输出动量而输出质量为零的独特优势,被称为现代流体力学的新突破。  本文针对二维表面吸气翼型和联合射流翼型绕流,完成了在分离流动区域的块结构网格的优化,分析了控制流动分离的机理,研究了增加翼型升力的流动控制问题。研究了不同湍流模型、射流频率、射流速度幅值、来流迎角对带零质量射流翼型的升力和阻力的影响结果,分析了零质量射流致偏流线改变压强分布和增加翼型升力的机理。  研究结果表明,零质量射流对翼型增升的综合控制效果,与射流幅值、射流频率、来流迎角等因素相关。在失速迎角范围内,零质量射流均有增升作用。但随着迎角增加,控制效率下降。射流速度幅值一定时,射流频率对翼型升力,阻力,力矩系数和升阻比的影响均呈非线性。射流频率一定时,随着射流速度幅值的增加,翼型的平均升力系数增加。气动力随射流频率的变化趋势与射流速度幅值紧密相关,射流频率在不同的射流速度幅值下对气动力的作用呈现强烈的非线性。研究结果可为翼型主动流动控制提供参考。
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