翼尖涡主动流动控制数值模拟研究

123456aa · 发表于 2022-5-13 23:27:40

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雅宝题库解析：
本文采用RSM湍流模型求解了雷诺平均Navier-Stokes方程，模拟了翼尖展向连续射流、合成射流和等离子体激励这几种主动流动控制方法对翼尖涡流场的影响，分析了各种控制方法的控制机理，并比较了这几种控制方法的优劣。对翼尖涡主动流动控制技术的工程应用具有一定的指导意义。论文的主要工作与结论如下：1.展向连续射流和合成射流对翼尖涡流场的影响：通过翼尖开缝，模拟了吹气动量系数为0.1%时连续射流与合成射流对翼尖涡流场的影响。结果表明，两种射流对翼尖涡流场都有较好的控制效果。连续射流作用时，翼尖处的横向剪切层分离点提前，气流更早地卷起形成翼尖涡，涡核的轴向速度整体低于自由来流速度，呈现出尾迹型。而在合成射流作用时涡核轴向速度则表现为射流型。此外，连续射流作用时翼尖涡的涡核区域在x/c=1.2之后突然扩大，导致翼尖涡的流动参数也随之发生了突变。2.吹气系数增加对翼尖涡流场的影响：研究了吹气系数增大后翼尖涡流场结构的变化。研究发现，随着吹气系数的增加，连续射流在狭缝出口处诱导的涡对的强度也在增加，这使得翼尖涡的强度下降，涡核的位置明显地上移，且随着吹气系数的增加，翼尖涡强度下降的程度越大。随着翼尖涡强度的下降，到机翼上表面的距离增加，原先翼尖涡在机翼上表面诱导出的二次涡也消失不见。总的说来，合成射流控制下的翼尖涡流场也有类似的变化，但由于合成射流存在吸气过程，因此它对流场的影响和连续射流存在着一定的区别。3.等离子体激励对翼尖涡流场的影响：研究了翼尖施加等离子体激励对翼尖涡流场的控制效果。结果表明，施加等离子体激励后，激励器在流场中诱导出顺时针方向的旋涡会切断翼尖涡卷吸边界层中涡量的路径，这使得翼尖涡的涡量不能得到持续的补充，因此翼尖涡涡核轴向速度、静压和涡量都有了很大程度地下降。与基本状态时不同，在等离子体作用区域下游的翼尖上还会出现另一个翼尖涡，这是由于施加控制后“前翼尖涡”对翼尖的诱导作用下降所致。

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