【摘要】：機(jī)身后體流動分離對軍用運(yùn)輸機(jī)飛行阻力影響大,機(jī)身后體減阻技術(shù)的應(yīng)用對于軍用運(yùn)輸機(jī)具有重要價值。傳統(tǒng)的軍用運(yùn)輸機(jī)性后體結(jié)構(gòu)以及被動式減阻技術(shù)已經(jīng)不能滿足未來戰(zhàn)爭對軍用運(yùn)輸機(jī)的要求;基于主動控制的后體流動分離抑制技術(shù)在飛行器減阻方面有廣泛的應(yīng)用前景。本文對火花型合成射流應(yīng)用于運(yùn)輸機(jī)后體流動分離控制開展了數(shù)值仿真和影響因素的研究工作。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:1)對典型軍用運(yùn)輸機(jī)C130機(jī)身后體流場進(jìn)行數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)后體分離存在氣泡型分離和分離漩渦兩種結(jié)構(gòu)。氣泡型分離將高速主流區(qū)與低速粘滯流區(qū)分隔開來;而分離漩渦從后體兩側(cè)分離而出,向下游發(fā)展和擴(kuò)散,并最終耗散。隨著迎角減小,兩側(cè)低壓區(qū)域不斷擴(kuò)大并拉長,壓差阻力系數(shù)不斷減少。2)將火花型合成射流應(yīng)用于兩維機(jī)身后體模型的氣泡型分離控制,對比了不同激發(fā)器位置、激勵能量、頻率以及合成射流入射角度對流動分離和減阻效果的影響。對比分析后得到:分離點(diǎn)處以及分離點(diǎn)后施加激勵的控制效果更好。大能量激勵下的分離控制效果好,但減阻效果差,小能量激勵則相反。低頻激勵時存在控制真空期,而高頻激勵下射流的總噴射動量更大,所以減阻效果更好。隨著合成射流入射角的增加,分離控制效果減弱,回流區(qū)增大。根據(jù)單激發(fā)器吸氣回填階段抑制分離效果減弱的缺陷,提出了三激勵器異相位工作方案。在總激勵能量相同的條件下,三激發(fā)器異相位工作的減阻效果優(yōu)于單激發(fā)器工作。將火花型合成射流與當(dāng)量的定常射流、脈沖射流相比較,脈沖射流減阻效果優(yōu)于定常射流,火花型合成射流優(yōu)于脈沖射流。3)開展合成射流對三維運(yùn)輸機(jī)機(jī)身后體模型流動分離控制的數(shù)值模擬,對比了不同射流孔傾角、激勵能量和頻率對分離控制與減阻效果的影響。研究結(jié)果表明:30°傾角的射流對分離的控制效果更好,在抑制底部氣泡型分離的同時,也對分離漩渦區(qū)產(chǎn)生影響,削弱漩渦的旋向速度。激勵頻率較低時,存在控制真空期;激勵頻率越高,后體減阻效果越好,存在適當(dāng)?shù)募ぐl(fā)頻率,達(dá)到最佳減阻性價比。激勵能量越大,合成射流的工作性能越好,減阻效果越好,但付出的能量代價越大�？偰芰考钕嗤臈l件下,高頻低能量的工作方式優(yōu)于低頻高能量。
【圖文】：

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章 緒論1.1 研究背景為了滿足軍方快速部署軍事物資，作戰(zhàn)人員和戰(zhàn)斗裝備的需求，軍用運(yùn)輸機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。用運(yùn)輸機(jī)追求更大的飛行航程和有效運(yùn)載負(fù)荷，同時需要在簡陋的機(jī)場環(huán)境下進(jìn)行起降，在夜復(fù)雜的天氣環(huán)境下飛行運(yùn)輸，因此其設(shè)計(jì)要求和民用客機(jī)有所不同。運(yùn)輸機(jī)通常擁有寬大平的機(jī)身與機(jī)尾艙門，配備了較為完善的通信設(shè)備，同時機(jī)身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高以提高其耐用性典型的軍用運(yùn)輸機(jī)如圖 1.1 所示。軍用運(yùn)輸機(jī)是國家國防戰(zhàn)略必不可少的空中裝備，已經(jīng)成衡量一個國家綜合國力和國防實(shí)力的重要標(biāo)志[1]。

運(yùn)輸機(jī)后體流動分離的主動控制研究的目的在于，運(yùn)輸機(jī)可以在不需要地面裝備輔助的情況下，利用機(jī)尾艙門作為運(yùn)輸?shù)呢洏�，而自動裝卸軍事裝備與戰(zhàn)時物資[4]，如圖 1.2 所示。同時，尾部扁平化的大艙口還可以滿足直機(jī)和坦克等大型作戰(zhàn)裝備運(yùn)輸時所需要的尺寸。但采用該種大上翹角設(shè)計(jì)會造成后體機(jī)身表周向逆壓梯度的增大，使得經(jīng)過機(jī)身后體的氣流出現(xiàn)橫向流動和匯聚，最終產(chǎn)生流動分離，加了運(yùn)輸機(jī)的飛行阻力。在運(yùn)輸機(jī)機(jī)身的后體上翹角和長細(xì)比不變時，影響運(yùn)輸機(jī)機(jī)身氣動力特性和后體流動分離的主要因素是扁平度[5]。未來運(yùn)輸機(jī)更大裝載容積的需要，使得采用客 A300 一樣寬體機(jī)身的設(shè)計(jì)成為必然。寬體機(jī)身的扁平度更大，進(jìn)一步增加了機(jī)身的周向壓梯度，造成流線的匯聚與分離。相比民用運(yùn)輸機(jī)，，后體流動分離現(xiàn)象對軍用運(yùn)輸機(jī)的影響為顯著。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V211

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2648560