合成双射流控制机翼水滴撞击特性

在低速来流条件下，针对前缘位置嵌有合成射流/合成双射流激励器的机翼的水滴撞击特性开展了数值模拟研究，基于Fluent软件，采用Euler气液两相模型和欧拉壁面液膜（Eulerian wall film，EWF）模型，得到的计算结果表明:在合成射流或合成双射流的主动控制下，阻挡了机翼前缘等积冰重点防护区域内的水滴撞击，从而大幅降低了该区域的结冰强度.其机理是:在高频合成射流的作用下，机翼前缘上游附近形成了一对稳定的闭合回流区，形成了水滴的"真空区域".由于回流区内部水滴速度和质量分数较低，改变了机翼前缘水滴运动轨迹和水滴收集率分布，能够减少机翼前缘结冰程度并改变冰形，起到了虚拟气动外形的作用.      

PIV Measurements and Mechanisms of Adjacent Synthetic Jets Interactions

Interactions of adjacent synthetic jet actuators with varying relative amplitude and the relative phase of driving voltage are measured using a particle image velocimetry （PIV）. Varying relative amplitude or relative phase of driving voltage of the adjacent actuators vectors the direction of the ensuing merged jet of the adjacent synthetic jets. The vectoring mechanism of the adjacent vortex pairs, attract-impact causing deflection （AICD）, is provided to explain why the merged jet is generally vectored to the side of the phase-leading synthetic jet or the synthetic jet with higher driving voltage.     

合成双射流激励器振动噪声特性

合成双射流激励器工作噪声远低于合成射流激励器工作噪声, 但其噪声特性仍然限制了其应用于笔记本电脑、空调、冰箱等室内电子设备散热. 为降低合成双射流激励器整体噪声, 采用数值模拟的手段探究合成双射流激励器在不同边界条件下的振动噪声特性, 为合成双射流激励器降噪设计提供指导. 结果表明: 压电振子与壳体的振动共同影响着激励器振动噪声声压级大小; 夹持条件对振动噪声影响很大, 压电振子处于夹支条件时, 激励器的振动噪声声压级比压电振子处于简支时的激励器最大声压级低10 dB.      

合成射流激励器射流矢量控制的物理因素

对不同出口构型合成射流激励器进行射流矢量控制进行了数值研究,并对决定合成射流激励器射流矢量控制的物理因素进行了分析和归纳.低压区位置和面积及其压强梯度、合成射流动量分量、合成射流对主流的卷吸率是直接控制主射流矢量力和矢量角的物理因素.合成射流的3个特征参数直接影响和控制低压区的面积及其压强梯度,合成射流激励器出口台阶和出口斜喷角都对低压区位置、面积和合成射流对主流的卷吸率有影响和调节作用,合成射流激励器出口斜喷角还直接控制合成射流动量分量.基于对合成射流激励器射流矢量控制物理因素的分析,确定了控制物理因素的源变量,建立了由控制能力函数和调节功能函数组成的合成射流矢量控制初步模型,初步模型能够对源变量引起的合成射流激励器射流矢量控制效率不同作出解释,并进一步指出了进行射流矢量控制的最佳激励器是充分利用调节功能函数.     

等离子体合成射流能量效率及工作特性研究

基于等离子体激励器工作过程中气体放电的焦耳加热作用, 并结合局部热力学平衡等离子体物理假设, 开展了等离子体合成射流三维唯象数值研究, 获得了完整工作周期内等离子体合成射流流场发展演变过程. 研究结果表明, 单次能量沉积建立的自维持周期性射流中存在有实现激励器腔体"充分" 回填的最大脉冲工作频率––饱和频率. 大的能量沉积、小的激励器出口直径和相同腔体体积下大的径高比都可以产生速度更高的射流, 而射流速度的提高会伴随有饱和频率的降低. 一个饱和周期内, 最多约有16%的初始腔内气体喷出, 吸气复原仅能实现初始腔体质量90%左右的回填.一个大气压条件下, 容性电源供能的等离子体合成射流激励器电能向气体热能和射流动能的转化效率分别约为5%和1.6%. 关键词： 等离子体激励器 合成射流 能量效率 饱和频率     

周期性激励控制翼型流动分离研究综述

主动流动控制技术是21世纪最具发展潜力的航空航天技术之一,未来可以作为飞行器设计的一个新自由度.将主动流动控制技术应用于翼型流动分离控制,在基础研究与应用研究方面具有重要意义.鉴于周期性激励的能量效率高、应用方便,本文对周期性激励控制翼型流动分离的研究进行综述, 介绍了评估参数,讨论了激励频率、强度、施加位置和雷诺数的影响.接着介绍了文献中提出的三个值得注意的方面: 一是能量效率评估标准,可以指导对激励器和控制策略的选择; 二是声学激励模态,在高频激励下发现扰动以声波为主, 可能使流动分离恶化;三是阻力异常现象, 在某种条件下发现有激励时形阻大于总阻的情况.最后梳理了下一步研究的重点方向.本文可为采用周期性激励进行流动分离控制提供参考.      

考虑气蚀效应的气液两相冲压发动机数值模拟

针对一种新型水下气液两相冲压发动机，综合考虑了湍流效应、气液两相之间的拖曳作用及传热与传质，利用计算流体力学方法研究了气液两相冲压发动机内流场的流动特性随发动机工作条件的变化规律，重点研究了气蚀效应对发动机工作性能的影响.主要结论为:当航行速度大于32 m/s，气液两相冲压发动机入口附近会产生气蚀并造成严重的总压损失，导致扩张段下游产生流动分离，此时发动机无法产生正推力；通过增大气体质量流率，气液两相冲压发动机内流场的压力将会随之升高，气蚀效应被抑制；提高注入发动机气体的温度，发动机的推力及比冲均增大，但是发动机效率急剧降低.      

面向等离子体合成射流应用的微秒脉冲源研制

为了产生高能等离子体合成射流,设计了一台面向等离子体合成射流应用的微秒脉冲源,输出电压为10 kV,重复频率为100 Hz,可承受高达250 A的放电电流。详细介绍了微秒脉冲源的工作原理,比较了不同放电电容对脉冲变压器原边电流及输出电压的影响。进一步将所设计的微秒脉冲源成功应用于等离子体合成射流实验中,研究了不同间距对等离子体合成射流的影响,比较了有无放电电容条件下的能量消耗率。实验结果表明:不同放电电容在相同激励器间距的条件下,击穿电压基本相同;击穿电压随激励器间距增大而增大。有放电电容能产生较大的放电电流,且电流值随电容值的增大而增大。有放电电容条件下的能量消耗率比无放电电容要高,易于产生高能的等离子体合成射流。     

合成冷/热射流控制超声速边界层流动稳定性

为了探究超声速边界层流动稳定性及其转捩控制机理,提出基于合成冷/热射流的边界层速度-温度耦合控制方法,并通过数值模拟研究了Ma=4.5超声速平板边界层不稳定波的传播,采用线性稳定性理论中的时间模式分析了壁面吹吸、射流温度、扰动频率、扰动振幅等对不稳定波控制效果的影响.结果表明:无射流控制时,边界层内同时存在不稳定的第一模态扰动波和第二模态扰动波,且二维波形式的第二模态占主导地位;壁面吹吸作用下,仅出现更加不稳定的第二模态,第一模态被抑制;速度-温度耦合控制下,射流温度对扰动模态的不稳定区域大小及扰动增长率影响显著,射流温度与来流温度不同时,温度的脉动使得流动转捩为湍流的速度加快,边界层速度型更加饱满,抗干扰能力增强,流动稳定性提高;高频的吹吸扰动对流场的控制效果优于低频扰动,扰动频率超过400 Hz时,第二模态扰动波时间增长率降低,扰动分量对边界层速度剖面和温度剖面的修正加快,第二模态更加稳定;扰动振幅减小为主流速度的1%时,仅出现时间增长率较小的第二模态,控制效果较好,进一步减小时,第一模态重新出现,并且波数范围与第二模态先重合后分离,对应的时间增长率先增加后减小.研究结果为边界层转捩控制技术提供了新的思路.     

第九届全国流体力学青年研讨会报告综述

简要介绍了第九届全国流体力学青年研讨会的会议举办情况,对参加此次学术研讨会的各位专家、学者所做的报告内容进行了综述,并给出一些建设性的意见和建议.