微脈沖射流器研制及其應用于主動控制氣流分離的研究.pdf

1、航空渦輪發(fā)動機高推重比的發(fā)展方向對壓氣機部件性能提出了更高的要求。如何控制高負荷導致的大尺度流動分離已成為葉柵氣體動力學研究中的重要課題。本課題組提出了一種基于MEMS技術新理念無源微脈沖射流器，本論文著眼于微脈沖射流器研制及其應用于控制氣流分離的基礎研究。
　　 首先采用數(shù)值模擬的方式研究分析某典型壓氣機葉柵通道流場及某二元大擴壓度通道以得到其氣流分離的定常及非定常特征參數(shù)，數(shù)值模擬結果顯示兩通道均存在周期性渦產(chǎn)生，發(fā)展及脫落

2、過程，并獲得了相應流場渦脫落頻率，為微脈沖射流器應用提供了依據(jù)。
　　 其次設計加工了進口尺寸為48.4mm×4mm，擴張比為4.7，長度為275mm，具有分流板，可在本實驗室的微型風洞上使用的二元大擴壓度實驗通道，建立了可測量該通道定常及非定常參數(shù)的實驗系統(tǒng)。研究了無流動控制措施時該二元大擴壓度通道的分流板作用效果，定常流場時通道不同進口雷諾數(shù)ReH,cl時斜坡面壓力分布，通道內(nèi)23H截面速度型，以及通道總壓損失系數(shù)，非定常流

3、場時測定大擴壓度通道兩個不同位置的靜壓變化并進行了FFT分析。實驗結果表明分流板作用對削弱通道側壁附面層影響；證實了隨著進口ReH,cl的增大，氣流的抗逆壓力梯度在不斷增強，分離點在不斷向流場下游移動；對于本大擴壓度通道，進口雷諾數(shù)ReH,cl在5333-30000范圍內(nèi)，渦脫落周期St數(shù)近似不變；獲得一個大尺度渦在向流場下游發(fā)展時伴隨二個相對小尺度渦同時發(fā)展的結論；獲得兩測點間渦發(fā)展推進的平均速度
　　 再次，通過大擴壓度通道

4、定常流場及非定常流場實驗結果選擇了ReH,cl=5333，即Ucl=20m/s流場作為微脈沖射流器控制目標流場設計并加工了基于MEMS技術的，采用電磁驅動方式的微脈沖射流器，并研究了微脈沖射流器的射流速度，射流頻率，進出口壓比。實驗結果顯示在不同縫柵驅動頻率下存在相應頻率的脈沖射流，同時脈動部分所占比例較小，同時獲得了射流速度與射流器進出口壓比之間的關系。
　　 最后開展了微射流定常控制大擴壓度通道的實驗研究，通過通道23H截面