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相似文献
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1.
流体边界层上电磁力的控制效应研究   总被引:14,自引:1,他引:13  
利用作用于流体边界层上的电磁体积力改变流体边界层的结构,研究电磁力对流场的控制 作用效果. 电极与磁极交替分布的电磁场激活板包覆在圆柱体表面置于流动的电解质溶液 中,产生的电磁力沿圆柱体表面分布,可以改变流体边界层的结构,从而实现对流场的控制. 用电磁屏蔽和时域控制的方法调整电磁力的时空分布参数,圆柱绕流分离点可以在前驻点和 后驻点之间变动,产生不同的控制效果. 流体边界层上的电磁力能连续控制圆柱绕流、尾流 涡街的形态. 正向电磁力具有较好的消涡、减震和减阻控制效应. 反向电磁力具有明显的增 涡控制效应,具有较强的制动控制效应,此时圆柱体表面涡量分布的对称性和稳定性被破坏.  相似文献   

2.
张辉  范宝春  陈志华 《实验力学》2009,24(5):427-432
实验与数值模拟表明,利用电介质溶液中圆柱体侧表面附近分布的电磁场产生电磁力可有效改变圆柱流体边界层,控制圆柱绕流.本文对圆柱绕流电磁控制过程中的主要影响因素进行了实验研究,电磁包覆在圆柱表面后部时,其控制效果与全部包覆相当,而包覆在其它位置时,消涡效果较差;电磁极板窄的圆柱绕流控制效果较极板宽的消涡与减阻效果好.另外,电磁作用参数N愈大,消涡减阻的效果愈好.  相似文献   

3.
钝后缘风力机翼型的环量控制研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
钝后缘风力机翼型具有结构强度高、对表面污染不敏感等优点,但其较大的阻力系数使得翼型的整体气动特性不够理想. 利用环量控制方法对钝后缘风力机翼型进行了流动控制,以改善钝后缘风力机翼型的气动特性,减弱尾迹区脱体涡强度. 通过对钝后缘风力机翼型环量控制方法进行相关的数值模拟,对比研究了环量控制方法的增升减阻效果, 研究了环量控制下翼型升阻力特性随射流动量系数的变化规律,并对不同射流动量系数下环量控制方法的气动品质因子和控制效率进行了分析. 研究结果表明:环量控制方法能够大幅提升钝后缘风力机翼型的升力系数,同时有效地降低翼型的阻力系数; 翼型的升力系数随射流动量系数的增大而增大,表现出很明显的分离控制阶段和超环量控制阶段的变化规律; 射流能耗的功率系数随射流动量系数的增大而增大,且增长速率逐渐增大;实施环量控制方法后叶片的输出功率同样随射流动量系数增大而增大,但增长速率逐渐降低. 总体来说,环量控制方法可以有效地改善钝后缘风力机翼型的气动特性以及功率输出特性,在大型风力机流动控制中具有很好的应用前景.   相似文献   

4.
圆管湍流减阻电磁力控制的直接数值模拟   总被引:1,自引:0,他引:1  
利用直接数值模拟研究了圆管湍流减阻的电磁力控制问题. 在圆管表面布置一层交替排 列的条形电极和磁极,施加电压后在导电的流体介质中产生周向随时间变化的电磁力,通过 改变电磁力的大小和变化周期等参数可以使阻力大幅减少. 研究减阻率和控制参数的 关系,并研究了电磁力减阻的机理. 电磁力控制存在最优周期,阻力最大降 低24.2{\%}; 电磁力控制抑制了流向和法向速度的脉动,而周向脉动速度随振荡周 期的增大而增大.  相似文献   

5.
圆柱绕流的电磁控制   总被引:5,自引:0,他引:5  
流体绕过非流线物体时,在物体尾部形成涡街,使其表面周期性变化的阻力和升力增加,从而导致物体振荡,产生噪音。本文通过实验和计算,研究圆柱绕流的电磁控制,阐述浸于弱电介质溶液中,表面包覆电磁激活板的圆柱,在电磁力作用下的流体控制原理,讨论电磁力的消涡、减阻和减振过程。  相似文献   

6.
张鑫  王勋年 《力学学报》2023,55(2):285-298
正弦交流介质阻挡放电等离子体流动控制技术是基于等离子体激励的主动流动控制技术,具有响应时间短、结构简单、能耗低、不需要额外气源装置等优点,在飞行器增升减阻、抑振降噪、助燃防冰等方面具有广阔的应用前景.针对“激励器消耗的大部分能量尚未被挖掘利用、诱导流场的完整演化过程尚未完全掌握、诱导流场的演化机制尚不明确”这三方面问题,本文首先从激励器诱导流场的空间结构、时空演化过程、演化机制三个方面回顾总结了激励器诱导流场的研究进展.在诱导流场空间结构方面,发现了高电压激励下诱导射流的湍流特性,辨析了壁面拟序结构与无量纲激励参数之间的关联机制;从激励器诱导声能方面挖掘出了激励器潜在的能量,发现了“等离子体诱导超声波与诱导声流”的新现象,提出了声激励机制;在时空演化过程方面,阐明了激励器诱导流场从薄型壁射流发展为“拱形”射流、再演变为启动涡,最终形成准定常射流的完整演化过程;在演化机制方面,结合声学特性提出了以“升推”为主的诱导流场演化机制.其次,围绕激励器诱导流场,进一步凝练出下一步研究重点,为突破等离子体流动控制技术瓶颈,打通“概念创新—技术突破—演示验证”的创新链路,实现工程应用提供支撑.  相似文献   

7.
在雷诺数Re=200的情况,利用Maxwell方程直接数值计算表面包覆电极与磁极圆柱体产生的电磁力分布,将其加入到动量方程中,在各种电磁力作用参数和电磁极宽度的组合下,对表面覆盖电磁极圆柱体在弱电解质中的绕流场结构及其升阻力特性进行了数值模拟与分析.结果表明,当电磁极宽度较小时,圆柱体绕流场的分离点越容易接近后驻点,而电磁力对总阻力的影响并不明显,但对压差和摩擦阻力均有明显影响.当电磁极宽度较大时,圆柱体尾部区域越容易产生射流现象,而且总阻力随电磁力作用参数和电磁极宽度增大而减小.在电磁力尚不足以完全抑制周期性涡脱落的情况下,升力幅值随电磁力作用参数增大而减小,但随电磁极宽度则先减小后略有增加,升力脉动频率则均随电磁力作用参数和电磁极宽度增大而增加.研究表明,电磁力可以有效地改善圆柱体绕流场结构,达到减小圆柱体阻力并抑制其脉动升力之目的,因此是圆柱型结构的一种有效流动控制手段.  相似文献   

8.
钝后缘风力机翼型具有结构强度高、对表面污染不敏感等优点,但其较大的阻力系数使得翼型的整体气动特性不够理想.利用环量控制方法对钝后缘风力机翼型进行了流动控制,以改善钝后缘风力机翼型的气动特性,减弱尾迹区脱体涡强度.通过对钝后缘风力机翼型环量控制方法进行相关的数值模拟,对比研究了环量控制方法的增升减阻效果,研究了环量控制下翼型升阻力特性随射流动量系数的变化规律,并对不同射流动量系数下环量控制方法的气动品质因子和控制效率进行了分析.研究结果表明:环量控制方法能够大幅提升钝后缘风力机翼型的升力系数,同时有效地降低翼型的阻力系数;翼型的升力系数随射流动量系数的增大而增大,表现出很明显的分离控制阶段和超环量控制阶段的变化规律;射流能耗的功率系数随射流动量系数的增大而增大,且增长速率逐渐增大;实施环量控制方法后叶片的输出功率同样随射流动量系数增大而增大,但增长速率逐渐降低.总体来说,环量控制方法可以有效地改善钝后缘风力机翼型的气动特性以及功率输出特性,在大型风力机流动控制中具有很好的应用前景.  相似文献   

9.
翼型绕流的电磁力控制   总被引:3,自引:0,他引:3  
将表面包覆电磁激活板的翼型,按一定的攻角,置于流动的弱电介质溶液中,电磁激活板可 产生作用于流体的切向电磁力(Lorentz力),从而改变流体边界层的结构. 在转动水槽 中,对翼型绕流及电磁力控制下的绕流形态进行了实验研究. 结果表明,未加电磁力时,前 缘涡的脱落点是不确定的,与流场具体条件有关,而后缘涡仅在尖角处脱落. 前缘涡与后缘 涡相互影响,并周期性的脱体,在尾部形成涡街. 施加电磁力后,当力的方向与流动方向相 同时,可以在一定程度上抑制分离,消除涡街,其效果与减小攻角类似. 加反向电磁力时, 则相当于加大攻角,在翼型体的背风面形成涡街.  相似文献   

10.
上海陆域古河道分布及对工程建设影响研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
黄乐萍  范宝春  董刚 《力学学报》2011,43(2):277-283
采用直接数值模拟方法, 对槽道湍流中展向振动流向传播的波动壁面的流动 控制和减阻问题进行了研究, 讨论了流向参数k_{x}对Stokes层、湍流拟序结构、湍流猝 发事件以及壁面阻力的影响, 并对此类波动壁面的湍流控制和减阻机理进行了讨论. 结果表 明, 当此类波动壁面被用来调制近壁流动时, 仅低频波对湍流流场具有显著影响, 可导致湍 流猝发事件的频率和强度的显著变化; 波数k_{x}的增大对于湍流猝发事件的频率和强度增 减的影响并不同步, 存在一个最优的波数k_{x}, 在其调制下, 固有流场对诱导流场的影响 最弱, 而诱导流场对固有流场的影响显著, 减阻效果最好.  相似文献   

11.
In this paper, the electro-magnetic control of vortex-induced vibration (VIV) of a circular cylinder is investigated numerically based on the stream function–vorticity equations in the exponential–polar coordinates attached on the moving cylinder for Re=150. The effects of the instantaneous wake geometries and the corresponding cylinder motion on the hydrodynamic forces for one entire period of vortex shedding are discussed using a drag–lift phase diagram. The drag–lift diagram is composed of the upper and lower closed curves due to the contributions of the vortex shedding but is magnified, translated and turned under the action of the cylinder motion. The Lorentz force for controlling the vibration cylinder is classified into the field Lorentz force and the wall Lorentz force. The symmetric field Lorentz force will symmetrize the flow passing over the cylinder and decreases the lift oscillation, which, in turn, suppresses the VIV, whereas the wall Lorentz force has no effect on the lift. The cylinder vibration increases as the work performed by the lift dominates the energy transfer. Otherwise, the cylinder vibration decreases. If the net transferred energy per motion is equal to zero, the cylinder will vibrate steadily or be fixed.  相似文献   

12.
包覆电磁场激活板的圆柱尾迹的数值研究   总被引:22,自引:3,他引:19  
陈志华  范宝春 《力学学报》2002,34(6):978-983
利用电磁场作用于电介质溶液的Lorentz力可以控制溶液的流动.对置于弱电介质溶液中,包覆电磁场激活板的圆柱周围的绕流进行数值研究,讨论了电磁场激活板的安装位置,激活方式等对圆柱尾迹的影响.  相似文献   

13.
Control of separated flows by time periodic Lorentz forces   总被引:1,自引:0,他引:1  
Electromagnetic, i.e. Lorentz forces, may be used to influence the flow of electrically conducting fluids. The present paper investigates the application of time periodic Lorentz forces to the control of the suction side flow on a NACA 0015 hydrofoil. Experimental results, consisting of flow visualizations and force measurements, characterizing the control effect in the low Reynolds number range of 104Re105, are presented. A comparison of the forcing effect with stationary Lorentz forces on one hand and conventional oscillatory blowing on the other hand is given as well.  相似文献   

14.
王巍  唐滔  卢盛鹏  张庆典  王晓放 《力学学报》2019,51(6):1752-1760
为了改善高速流动工况下水翼吸力面上流场的空化特性,提出了水翼表面主动射流对绕水翼周围流动加以控制的方法.基于密度分域滤波的FBDCM混合湍流模型联合Zwart-Gerber-Belamri空化模型,分析了来流空化数为0.83,来流攻角为8°,射流位置距水翼前缘为x=0.19c时,主动射流对于水翼吸力面上流动的空化特性和水动力特性影响.对回射流的强度进行了量化分析,以探究回射流与流场空化特性的关系.数值分析结果表明,在射流水翼吸力面上的时均空泡体积为原始水翼的1/15,使得流场内空化流动由云空化状态转变为较为稳定的片空化状态,显著地削弱了云空化的发展.此外,射流极大地改善了水翼的水动力性能,使得水翼的升阻比较原始水翼提高了22.9%,空泡的脱落频率减少了26.2%,空泡脱落所引起的振幅减小了9.1%.射流大幅降低了水翼吸力面上低压区面积,水翼吸力面上流体的逆向压力减小,回射流强度降低;同时,射流使水翼吸力面上的边界层减薄,增强了流动的抗逆压梯度能力,一定程度上阻挡了回射流向水翼前缘的流动,这也从机理上分析了主动射流抑制空化的原因.   相似文献   

15.
Cavitation inception and growth on conventional shape hydrofoils and blades leads initially to a jump of their flow-induced noise, further to an amplification of flow-induced vibration with frequently assisted erosion and finally, to a lift/thrust decrease combined with the drag increase. These undesirable cavitation effects can be mitigated or even suppressed for stable partial cavities experiencing no tail pulsations. A design approach enhancing performance of cavitating hydrofoils/blades by maintaining stable partial cavities is described. Experimental data manifesting an increase of hydrofoil lift with reduction of its drag and of force pulsations by such design are provided. Application of this design approach to propeller/turbine blades and advantages of its employment for blades operating in non-uniform incoming flows are analyzed. The possibility of an increase of the lift to drag ratio and of a reduction of the cavity volume oscillation in gust flows for blade sections is numerically manifested.  相似文献   

16.
An analytic solution to the problem of motion of a slender rigid body in a semi-infinite domain of a compressible fluid is obtained for the case when the body moves in parallel to the free surface at a constant velocity. This problem is similar to the problem of motion of a hydrofoil ship whose wing-like device allows it to lift its hull above the water surface and to decrease the friction and drag forces limiting the speed of usual ships. During its motion in water, a hydrofoil produces a lift force. The obtained analytic solution allows one to derive explicit expressions for the drag force and for the lift force in the limiting cases of relatively small and large depths. When depth is small, the drag force is greater than that in an infinite medium, since the wave drag is additionally evolved. When the velocity increases and approaches the sound velocity, the forces exerted on the body increase without limit, which is typical for a linear formulation of the problem.  相似文献   

17.
In this paper, Lorentz forces are proved to be able to suppress separation in flows over hydrofoils. Furthermore, a differential equation of pressure distributions on the hydrofoil surface is derived, from which it is found that BVF (boundary vortex flux) σ is a suitable criterion for describing the lift coefficient variations during the electromagnetic control process. According to our numerical results, the periodic variations of lift for a hydrofoil at an attack angle of 17 ° are analyzed and its inherent mechanism is discussed in detail with the concept of BVE On the other hand, the effects of Lorentz force on the hydrofoil's lift are investigated both experimentally and numerically for different magnitudes and locations.  相似文献   

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