基于DES方法的合成射流主動(dòng)流動(dòng)控制的數(shù)值模擬.pdf

1、流動(dòng)分離的發(fā)生對(duì)許多相關(guān)機(jī)械或飛行器的性能產(chǎn)生影響，導(dǎo)致阻力增大、升力降低、甚至出現(xiàn)失速，是對(duì)機(jī)械裝置/飛行器的工作效率、可操控性、安全性及環(huán)境噪聲等的一個(gè)重要的限制因素。因而對(duì)分離現(xiàn)象的研究(推遲/控制流動(dòng)分離的發(fā)生)一直是流體力學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。 合成射流是一種近10多年來(lái)發(fā)展迅速、且具有廣泛應(yīng)用前景的新型主動(dòng)流動(dòng)控制技術(shù)，其顯著特點(diǎn)是不需要在流場(chǎng)內(nèi)引入額外的質(zhì)量，即凈質(zhì)量流量為零，但動(dòng)量不為零。 本文以二維非定?？?/p>

2、壓縮RANS方程為控制方程，對(duì)NACA 0015翼型的低雷諾數(shù)流動(dòng)進(jìn)行了模擬，并對(duì)合成射流在此工況下的控制效應(yīng)進(jìn)行了初步研究。主要工作包括： 一、實(shí)現(xiàn)了基于S-A湍流模型的DES方法?？臻g離散采用Jameson中心有限體積法；時(shí)間推進(jìn)為雙時(shí)間推進(jìn)方法，子迭代采用LU-SSOR 方法。DES方法是RANS/IES混合算法，兼有RANS方程和LES方法的優(yōu)點(diǎn)，又克服了一些應(yīng)用上的限制和困難。 二、研究了合成射流用于流動(dòng)控

3、制的效應(yīng)，分析了作動(dòng)器位置、作動(dòng)頻率及初始相位、射流出口速度與射流出射角對(duì)控制效果的影響。研究表明： 1．合成射流可以有效改善翼型氣動(dòng)力特性，當(dāng)攻角超過(guò)失速攻角后的控制效果較為明顯。其中攻角為16°時(shí)最為顯著，升力較未加控制情況下提高了約30％。 2．作動(dòng)器位置對(duì)合成射流的控制效應(yīng)起重要的作用，要使合成射流達(dá)到較好的控制效果就需要選擇一個(gè)合適/恰當(dāng)?shù)奈恢茫涸?2％弦長(zhǎng)處施加控制時(shí)，平均升力提高得最為明顯，較未加控制情況下

4、提高了約29％，同時(shí)最大升力提高了約54％；在48％弦長(zhǎng)處加控制雖然平均升力較位于12％弦長(zhǎng)時(shí)略有降低，但可以明顯提高最大升力值，可以達(dá)到未加控制時(shí)的2倍；隨著射流出口速度的提高，最大升力也會(huì)隨之得到提升，但平均升力反而略有降低；在本文研究范圍內(nèi)，當(dāng)作動(dòng)頻率低于臨界值F<'+>=1.3時(shí)，最大升力與平均升力會(huì)隨著作動(dòng)頻率的提高而下降，反之，最大/平均升力又會(huì)隨著頻率的提高而提高；作動(dòng)器位于12％弦長(zhǎng)處時(shí)，最優(yōu)出射角為45°，在該狀態(tài)下平