题目：压电式合成射流激励器的性能分析

合成射流技术是国际上近十几年提出的一种全新的流动主动控制技术。合成射流激励器作为该技术的关键工作部件，具有无需流体输送，净质量流量为零，动量不为零的特点，而且合成射流激励器工作时只需要电能，易于实现电参数控制。合成射流技术目前正处于探索研究阶段，有许多机理和应用方面的问题需要进一步的研究和探索。国内相关研究才刚刚起步，开展合成射流技术的研究并转化为生产力，具有重要的理论价值和工程实际意义。本文采用理论分析、数值模拟与试验相结合的方法对合成射流流动机理及影响因素进行研究，为合成射流技术应用于推力方向控制做基础工作。本文的主要研究成果体现在以下四个方面: (1)建立了将激励器腔体、激励器喷口喉道以及其工作形成的外部流场作为一个单连域考虑的激励器简化模型，实现了全流场流动的计算分析；通过用户自定义函数（UDF）的方法引入非定常动边界条件。与国内外现有激励器喷口流动模型比较，它能真实地反映包括激励器腔体在内的全流场流动，且考虑了实际振动膜的动边界问题，从而能够更真实有效地研究合成射流流动机理。 (2)基于建立的激励器简化模型对合成射流流场进行三维数值模拟以研究合成射流影响因素。对不同驱动频率，振动膜幅值以及激励器的结构因素分别进行数值计算和定性分析，得到了有助于合成射流激励器设计的初步结论。 (3)建立不同尺寸匹配下压电式合成射流激励器的有限元模型，针对不同直径比例、不同PZT厚度、不同基体材料等计算结构固有特性；得到了较为合适的PZT与基体薄片直径之比和具有优势的基体材料类型。 (4)制作相应的实物模型以及相关夹具，利用激光测量系统测试结构的固有频率；在基频激励下测试结构的最大响应幅值以及分布规律。且制作的激励器可达到与国外参考资料提供结果相当的振幅。