基于壓電激勵器的翼型流動分離控制技術(shù)研究.pdf

1、流動分離是流體力學(xué)中一種復(fù)雜而普遍的流動現(xiàn)象。在航空、航天等領(lǐng)域中，流動分離現(xiàn)象會導(dǎo)致飛行器在飛行過程中升力降低、阻力增加，甚至?xí)l(fā)失速現(xiàn)象，對飛行器的安全性能、操作性能等都有影響。在眾多流動分離控制技術(shù)中，壓電激勵器由于結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、耗能少等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。本文針對翼型流動分離控制問題，研究了基于壓電激勵器的翼型流動分離控制技術(shù)。
　　(1)從流動控制技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀入手，研究目前應(yīng)用較多的翼型流動分離控制方法，

2、提出基于壓電激勵器的翼型流動分離控制方法，對其關(guān)鍵作動器件—壓電激勵器進(jìn)行設(shè)計(jì)。簡要地介紹了壓電效應(yīng)及壓電陶瓷材料的性能參數(shù)，以壓電方程等基本理論為基礎(chǔ)，建立了壓電激勵器的準(zhǔn)靜態(tài)響應(yīng)位移及固有頻率的理論計(jì)算公式，并優(yōu)化了其結(jié)構(gòu)尺寸，同時(shí)，對所設(shè)計(jì)的壓電激勵器進(jìn)行了仿真分析。
　　(2)對壓電激勵器進(jìn)行相關(guān)地面實(shí)驗(yàn)的研究。壓電激勵器的靜態(tài)性能與理論計(jì)算及數(shù)值仿真的結(jié)果接近，驗(yàn)證了理論計(jì)算模型的準(zhǔn)確性;對壓電激勵器進(jìn)行幅頻特性實(shí)驗(yàn)，4

3、個壓電激勵器的諧響應(yīng)性能基本維持一致，可用于風(fēng)洞試驗(yàn)，而電壓位移特性實(shí)驗(yàn)為風(fēng)洞試驗(yàn)提供了有力的數(shù)據(jù)支持;同時(shí)，分析了實(shí)測值與理論計(jì)算值的存在誤差的原因。
　　(3)開展基于壓電激勵器的典型翼型流動分離控制的風(fēng)洞試驗(yàn)。采用PIV先進(jìn)流場測試技術(shù)進(jìn)行了大量的流場測試試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明:在來流風(fēng)速15m/s，迎角18°-24°范圍內(nèi)，壓電激勵器工作時(shí)可以有效地抑制翼型模型的分離流動，可將氣流分離推遲7°;壓電激勵器不同的工作頻率對翼型流