壓電—活塞式合成射流驅(qū)動器的設(shè)計與研究.pdf

1、合成射流技術(shù)作為一種新的流場主動控制技術(shù)，在航空航天領(lǐng)域有著誘人的應(yīng)用前景，因此在研究領(lǐng)域引起廣泛關(guān)注。它通過各種驅(qū)動方式引起驅(qū)動器腔體內(nèi)體積周期性變化，在出口外部形成周期性的流體噴射。而壓電式合成射流驅(qū)動器則是用壓電片附著在振動膜片上產(chǎn)生這種周期性激勵。這種驅(qū)動器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、驅(qū)動電信號易于產(chǎn)生等優(yōu)點，因此成為合成射流技術(shù)的重點研究方向。
　　本文將普通的平板式壓電合成射流驅(qū)動器振動膜振動形式改進(jìn)成能夠像活塞一樣垂直上下

2、運動的方式，設(shè)計出一種全新的壓電-活塞式合成射流驅(qū)動器。首先基于RSM模型，將傳統(tǒng)的單隔膜平板型驅(qū)動器與新設(shè)計的壓電-活塞式驅(qū)動器進(jìn)行模型仿真比較，從CFD仿真的角度證實了新驅(qū)動器結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性;對于可能影響新型驅(qū)動器射流強度的各參數(shù)做了對比分析;通過分析驅(qū)動器工作時腔體內(nèi)部氣流的流動方式，比較合成射流驅(qū)動器在不同頻率區(qū)域內(nèi)的工作特性，并發(fā)現(xiàn)了:驅(qū)動器在高頻情況下，一周期內(nèi)峰值速度出現(xiàn)的時刻存在相位延時這一現(xiàn)象。通過對幾個典型的頻率點

3、、驅(qū)動器出口附近一周期內(nèi)流體矢量圖的比較分析，得出合成射流驅(qū)動器頻響曲線上的各峰值點出現(xiàn)的原因。根據(jù)提出的新型壓電式合成射流驅(qū)動器的設(shè)計方法，制作了不同尺寸參數(shù)的驅(qū)動器試件，并搭建了熱線測速平臺，從物理實驗上驗證了新型的壓電-活塞式合成射流驅(qū)動器相比較于傳統(tǒng)的單隔膜平板型驅(qū)動器的確能夠極大地提高合成射流的出流速度。確定了在驅(qū)動器的頻響曲線上通常會出現(xiàn)低頻、高頻兩個速度峰值點;低頻速度峰值點的出現(xiàn)主要由于振動膜本身的特性;而高頻速度峰值點

4、的漂移更多地受到驅(qū)動器尺寸的影響。此外，本文介紹了電聲類比的概念、電聲參數(shù)類比的方法以及聲學(xué)系統(tǒng)等效電路如何建立。并將這種類比方法應(yīng)用到壓電式合成射流驅(qū)動器的建模中去，通過建立單隔膜平板型驅(qū)動器、雙振動膜驅(qū)動器、壓電-活塞式驅(qū)動器的等效電路，求解得到各個驅(qū)動器在多個激勵參數(shù)下的等效射流速度的顯式表達(dá)式。并對雙振動膜驅(qū)動器的電聲類比模型進(jìn)行了物理實驗驗證。對于采集到的熱線信號，應(yīng)用Hilbert-Huang變換進(jìn)行信號處理，將HHT變換應(yīng)