题目：合成射流流场的数值模拟

随着航空技术的发展和未来空战技术要求的提高，排气装置的功能已经大大扩展。主动流动技术是近年发展起来的、与被动流动控制相对应的流动控制方法，是一种有着广阔发展前途的新技术。合成射流技术作为主动流动控制中一种潜在的方法，以经引起了广泛关注。本文就是应用数值的方法，对合成射流流场进行数值模拟。通过对数值模拟的方法进行探讨，找到了合理的解决方法。在前人的经验的基础之给出了绝对坐标系及相对坐标系下的N-S方程组以及高阶精度差分格式。根据计算网格的要求，激励器和喷管及其周围网格进行了合理化布置。在X-L 模型基础上进行数值模拟。首先模拟了喷管的射流，与实验和理论吻合很好；在此基础之上模拟了由压电陶瓷激励片产生振动的激励器。在相同频率下，当激励器内腔尺寸相同时，对单膜片和双膜片激励器，激振片尺寸较大时，有较好的激励效果；在相同频率下，当激励器激振片尺寸相同时，对单膜片内腔尺寸较小的时候，有较好的激励效果，而双膜片激励器在内腔较大的时候有较好的激励效果。根据这些结论设计实验中的激励器。然后对影响合成射流的主要参数，例如激励器与主流喷管的距离、速度、激振频率和振幅，进行了大量的计算模拟。当激励器的位置一定的时候，随着频率的增加，矢量偏转的角度先增加后减小，振幅越大主流产生的偏转角越大；当激励器的振幅和频率都相同的情况下，激励器的位置不同产生的角度也不相同，当两个激励器距主流距离相等的时候，距离越小，产生的角度越大；当两个激励器距主流喷管的距离不相等的时候，垂直式激励器离喷管越近产生的偏转角越大，当垂直式激励器的位置一定的时候，随着水平式激励器离喷管的距离的增加，产生的偏转角先增大后减小。最后实验结果和验证模拟的结果进行了对比，结果表明实验结果与计算机过吻合很好。