翼型绕流电磁控制的实验和数值研究

分布在弱电介质溶液中的电磁力(Lorentz力)，可以有效地控制边界层的流动.利用以转动水槽为主的实验系统和基于双时间步Roe格式的数值方法，对翼型绕流的电磁控制进行了实验和数值研究.结果表明，对于一定攻角的翼型，电磁力可以控制其绕流形态.当电磁力方向与流动方向相同时，可以抑制分离，消除涡街，其效果与减小攻角类似.当电磁力的方向与流动方向相反时，可在流场中形成大涡组成的涡街，增强流体的混合能力，其效果与增大攻角类似.     

基于回转体型艇身的电磁流体表面推进与矢量控制特性研究

电磁流体表面推进是在推进体周围的导电流体中(海水、等离子体等)激励出电磁体积力,并利用电磁体积力的反作用力达到推进的目的.本文基于电磁场和流体力学的基本控制方程,通过电磁场有限元方法探讨了电磁流体表面推进在回转体型艇身上的矢量控制效果,并分析了在两种不同的电磁力作用区域下航行器周围的场强的分布特征以及受力情况.结果表明:这种控制方式可以在不改变航行器攻角和推力方向的情况下通过调控电磁力的作用范围来实现航行器姿态调整,进而达到矢量推进与控制的目的;在航行器表面施加控制方式A的电磁力可以使航行器获得一个抬头力矩,而在控制方式B作用下航行器可以同时对俯仰力矩和偏航力矩进行调整.因此作为一种新兴的推进方式,电磁流体推进不仅具有高速高效、操作简单、高有效载荷等特点,而且矢量推进也成为电磁流体表面推进另外一个优势.     

Mechanism of Electromagnetic Flow Control Enhanced by Electro-Discharge in Water

Pulsed discharge utilized to achieve large current density in the electromagnetic flow control is numerically studied. A mathematic discharge model is established to calculate the plasma channel, and an actuator is designed to generate the Lorentz force in the micro plasma channel. During the discharge process, the resistance in the channel decreases rapidly and a large current density appears between the discharge electrodes. After the actuator is applied in the leading edge of a flat plate, the separation region and downstream turbulent boundary layer on the plate disappear. Meanwhile, a skin-friction drag force reduction is achieved.     

电磁流体表面推进机理与效果分析

电磁流体表面推进是在推进单元周围的导电流体中(海水、等离子体等)激励出电磁体积力,并利用电磁体积力的反作用力达到推进的目的. 基于电磁场和流体力学的基本控制方程,采用有限体积法对电磁流体表面推进的效果进行了数值模拟研究,分析了在不同姿态(攻角)和不同电磁体积力的作用下,航行器周围流场结构的变化规律和推力的变化特点.研究结果表明:沿航行器表面分布的电磁体积力可以有效地改变流体边界层的结构,并能向流体边界层传输动量与能量,从而使航行器获得所需的推力.流体对航行器的黏性阻力和压差阻力的影响随作用参数的增大而减弱 关键词： 表面推进 航行器 推进单元 电磁体积力     

流体边界层上电磁力的控制效应研究

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.     

圆柱绕流的电磁控制

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。     

Open loop control of vortex-induced vibration of a circular cylinder

In this paper both numerical and experimental investigations have been carried out to suppress the vortex-induced vibration (VIV) of a circular cylinder in an electrically low-conducting fluid. The electromagnetic forces (Lorentz forces) in the azimuthal direction were generated through the mounted electrodes and magnets locally on the surface of the cylinder, which have been proved having an accelerating effect to the fluid on the surface of the cylinder. Results of computations are presented for synchronous vibration phenomenon of a cylinder at Re=200, which are in good agreement with previous computational results. With the Lorentz forces loaded, the VIV of the cylinder has been suppressed successfully. Experimental results have also shown the same tendency and are in reasonable agreement with the numerical results.     

粉体工业静电防护技术研究进展

粉体静电灾害涉及面广、危害大，开发合理的粉体静电防灾技术是国民经济发展过程中需要解决的热点问题之一．近年来，粉体静电测试研究方法、粉体静电起电与放电研究方法、粉体静电危险性评价方法、粉体静电危险性分级理论等研究工作取得了较好的研究成果．根据粉体静电现实危险性量化分析的结果而采取的粉体防静电灾害技术措施，为粉体工业生产提供了一定的安全保障．     

翼型绕流的电磁力控制

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.      

圆柱表面包覆电磁场消涡与增涡实验研究

利用电磁体积力改变流体边界层的结构，用作用于流体边界层上的电磁力进行消涡与增涡控制。交替分布的电极和磁极包覆在圆柱体的表面置于电介质溶液中，简单调整电磁力的时间与空间分布可以方便地控制圆柱绕流的形态。通过理论分析和数值模拟确定了实验控制的关键参数，实现了电磁力消涡和增涡的连续控制，电磁力作用下的圆柱绕流的分离点可以在前驻点和后驻点之间变动。