基于DES方法的合成射流主動流動控制的數(shù)值模擬.pdf

1、流動分離的發(fā)生對許多相關(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)境噪聲等的一個重要的限制因素。因而對分離現(xiàn)象的研究(推遲/控制流動分離的發(fā)生)一直是流體力學(xué)領(lǐng)域的熱點問題。 合成射流是一種近10多年來發(fā)展迅速、且具有廣泛應(yīng)用前景的新型主動流動控制技術(shù)，其顯著特點是不需要在流場內(nèi)引入額外的質(zhì)量，即凈質(zhì)量流量為零，但動量不為零。 本文以二維非定?？?/p>

2、壓縮RANS方程為控制方程，對NACA 0015翼型的低雷諾數(shù)流動進(jìn)行了模擬，并對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、實現(xiàn)了基于S-A湍流模型的DES方法。空間離散采用Jameson中心有限體積法；時間推進(jìn)為雙時間推進(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，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控

3、制的效應(yīng)，分析了作動器位置、作動頻率及初始相位、射流出口速度與射流出射角對控制效果的影響。研究表明： 1．合成射流可以有效改善翼型氣動力特性，當(dāng)攻角超過失速攻角后的控制效果較為明顯。其中攻角為16°時最為顯著，升力較未加控制情況下提高了約30％。 2．作動器位置對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合適/恰當(dāng)?shù)奈恢茫涸?2％弦長處施加控制時，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％，同時最大升力提高了約54％；在48％弦長處加控制雖然平均升力較位于12％弦長時略有降低，但可以明顯提高最大升力值，可以達(dá)到未加控制時的2倍；隨著射流出口速度的提高，最大升力也會隨之得到提升，但平均升力反而略有降低；在本文研究范圍內(nèi)，當(dāng)作動頻率低于臨界值F<'+>=1.3時，最大升力與平均升力會隨著作動頻率的提高而下降，反之，最大/平均升力又會隨著頻率的提高而提高；作動器位于12％弦長處時，最優(yōu)出射角為45°，在該狀態(tài)下平