● 摘要
军用飞机上的S弯进气道内的流动，沿程壁面会出现附面层分离现象，使得进气道出口流场畸变强度大，总压恢复系数低。本课题的目的就是应用主动流动控制技术，减少附面层分离，改善出口流场品质。主动控制方法是指通过外界能量的加入，去触发流体对外界扰动具有最大感受性的不稳定模态，从而达到控制流体的发展和演化的目的。具体采用电磁阀将合成的射流加入进气道弯道处，通过保持电磁阀的占空比不变调节其频率，控制附面层分离，从而改善出口流场状态。本文从仿真设计控制器，最后在实验控制系统中验证该方法对进气道附面层分离的闭环控制的效果。
首先搭建了进气道流场沿程静压的数据采集系统并使用LABVIEW软件编写数据采集程序，通过实验或数值模拟得到压强恢复系数来表征附面层分离。将电磁阀的频率与该表征量作为系统的输入和输出在MATLAB的系统辨识工具箱中进行计算，找到二者的对应关系，辨识出了被控对象的系统模型。然后使用MATLAB设计了多种控制器，包括常用的PID控制策略、改进的PID控制策略和鲁棒H 控制策略。将设计好的控制策略在Simulink环境下进行仿真，从中比较各种控制器的控制效果。最后在实际的工程实验平台验证增量式PID控制算法的控制效果，实现了对S弯进气道附面层分离的闭环控制。