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题目:鸭式布局大迎角下涡系干扰机理与脉冲控制数值研究

关键词:鸭式布局,脉冲吹气控制技术,功率谱密度分析,DES湍流模式,涡系干扰

  摘要



鸭翼展向脉冲吹气能有效的减少引气量,提高鸭翼展向吹气的控制效率和实用性。本文采用数值计算方法,利用Detached-Eddy Simulation(DES)湍流模型对由前缘后掠角50°的主翼与前缘后掠角50°的鸭翼构成的近距耦合鸭式布局(W50C50)进行数值模拟。该构型在迎角为28°时达到失速迎角,本文着重分析28°时鸭式布局在脉冲控制下的特性机理,对于该构型大迎角下的涡破裂及流场的不稳定性进行了数值研究。所取得的主要成果如下:

1、揭示了不同频率脉冲吹气鸭式布局升力系数的变化规律及涡系间的干扰规律。

展向吹气使得鸭翼涡与主翼涡由不吹气时的相互卷绕变为相互分离。展向吹气后,鸭翼涡的下洗作用增强,减小了来流的有效迎角,减弱了主翼前缘分离,延缓了主翼涡的生成与发展,减小了主翼涡初始阶段涡核处轴向速度、压强系数和总压损失,提高了前缘涡的稳定性。同时下洗使前缘涡距翼面的高度更低,在翼面上诱导出更高的吸力峰。

2、在吹气频率f<1Hz时瞬时升力在一个脉冲周期内是可以分别达到连续吹气与未吹气时的升力值;当吹气频率再进一步增大,由于射流存在“迟滞”现象瞬时升力系数会“居高不下”。

3、在脉宽q=0.5一定时,展向吹气频率f4Hz构型的升力值基本接近连续吹气的值;由于展向射流的存在,在流场中会产生一个较高的压力波动主频,当吹气频率f=25Hz时由射流作用引起的较高主频的能量分布与连续吹气时一样。

4、对于W50C50构型,脉冲吹气在迎角24°~45°之间对其是有提高升力的作用的,低于或者超出这一迎角,脉冲吹气就不再对构型起作用。