翼型繞流的電磁力控制.pdf

1、翼型繞流的電磁力控制是通過(guò)電磁力改變翼型邊界層流場(chǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)改善其動(dòng)力特性的一種技術(shù)手段，在減少飛行體的阻力，提高升力，增強(qiáng)或抑制旋渦，抑制流體脫體，控制噪音等方面具有潛在的廣闊應(yīng)用前景，對(duì)于提升飛行器的推進(jìn)效率、增加飛行范圍和機(jī)動(dòng)性、減少燃料消耗和提高飛行穩(wěn)定性的等具有重要意義，目前已成為國(guó)際上流體動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域新興的研究熱點(diǎn)。 本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對(duì)電磁力作用下的翼型繞流進(jìn)行了研究。在高穩(wěn)定水槽中對(duì)翼型繞流的電磁力控

2、制進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)研究，利用高錳酸鉀溶液對(duì)翼型繞流的流場(chǎng)以及電磁力控制后的流場(chǎng)進(jìn)行了顯示，而流場(chǎng)的改變導(dǎo)致翼型升力和阻力的變化則利用應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。數(shù)值模擬采用Roger發(fā)展的雙時(shí)間步推進(jìn)格式，求解擬壓縮修正的不可壓縮N-S方程，對(duì)流項(xiàng)采用三階上迎風(fēng)格式離散，粘性項(xiàng)采用二階中心差分離散。數(shù)值模擬的流場(chǎng)采用示蹤粒子的方法進(jìn)行處理，使得本研究的實(shí)驗(yàn)流場(chǎng)與數(shù)值模擬的流場(chǎng)具有可比性。為了研究流場(chǎng)結(jié)構(gòu)與翼型升力之間的關(guān)系，本文引進(jìn)邊界渦通量的概念

3、來(lái)判定流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的變化，推導(dǎo)了邊界渦通量和電磁力與升力變化之間的定量關(guān)系，并用來(lái)作為根據(jù)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)判斷升力變化的判據(jù)。利用以上的研究方法對(duì)翼型繞流的電磁力控制進(jìn)行研究，得出的結(jié)論如下： 1）翼型繞流的流場(chǎng)是周期性變化的，升力和阻力也隨之周期性變化。 2）正向電磁力作用在翼型背風(fēng)面上，可以增加壁面附近的流向動(dòng)量，增強(qiáng)流體抵抗逆壓梯度的能力，其作用類似于減少翼型攻角，可抑制流動(dòng)分離，并使渦街得到有效抑制，減少阻力，提高升力。

4、而反向電磁力相當(dāng)于加大翼型攻角，減少壁面附近流體的流向動(dòng)量，降低流體抵抗逆壓梯度的能力，在翼型背風(fēng)面形成典型的大攻角尾流渦街，導(dǎo)致升力下降和阻力的增加，同時(shí)加劇了升力的震蕩。 3）電磁板被激活時(shí)，電磁力的力場(chǎng)于瞬間形成，但上翼面的流動(dòng)分離并未立刻被抑制，存在一個(gè)初始響應(yīng)過(guò)程，表現(xiàn)為分離點(diǎn)以一定的速度，從前緣逐漸向后緣的推移，直至分離完全抑制后，后緣渦才消失。 4）正向電磁力不大時(shí)，翼型繞流前緣的流動(dòng)分離不能被有效的抑