【摘要】：在飛機制造業(yè)中,高性能一直是人們關(guān)注的重點。然而,對高性能的追求會受到其他因素的限制,例如,要求保證高效率以及隨著日益增長的環(huán)保意識要求飛機更環(huán)保。為了突破這些因素的限制,研究人員就不同方向展開了研究,很多研究成果在實踐中得到了應(yīng)用并取得了理想的效果,其中流動控制就是可行的方法之一。流動控制的目的是將自然的流動狀態(tài)轉(zhuǎn)變成理想的流動狀態(tài)。這種方法的可行性在工程上已經(jīng)得到了很好的驗證,工程應(yīng)用結(jié)果表明,合理的流動控制能夠減少阻力、延緩失速以及提高飛機的機動性。然而在理論研究方面,人們對該領(lǐng)域的了解尚有欠缺。本文通過引入一種新的主動流動控制方法來解決在提高飛機或者說提升升力面氣動性能時所遇到的問題。這種控制方法通過控制流動使其在高迎角角時不發(fā)生流動分離來延緩失速的發(fā)生。本文首先介紹了研究中涉及的空氣動力學(xué)知識,包括流動分離等物理現(xiàn)象以及這些物理現(xiàn)象對升力面氣動性能的影響,接著本文研究了不同機翼厚度和流動雷諾數(shù)的失速情況。目前,科研人員對微型飛行器(MAV)研究日益火熱,相對于常規(guī)的飛行器,微型飛行器會產(chǎn)生一些新的氣動現(xiàn)象(例如渦旋升程和層流分離氣泡),其氣體動力學(xué)特性仍有待科研人員的進一步研究。另外所有飛行器類別(MAV,運輸機或戰(zhàn)斗機)在特定條件下,可能會失去其空氣動力學(xué)性能,因此需要進行流動控制來保證其安全性,從而達到最終要求�？傊�,本章對流體、移動壁、變形翼等不同情況的流動控制進行了綜述。第二部分著重介紹一種名為合成射流致動器(SJA)的點式射流控制方法。通過數(shù)值方法研究了這種流動控制在二維NACA0015翼型上的氣動性能,結(jié)果表明,在中低AOAs工況下,計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)吻合較好,其中實驗和數(shù)值模擬都是基于能夠有效預(yù)測失速角的湍流模型。此外,這部分還研究了射流頻率和動量對升力時間信號的影響以及平均流量和合成射流結(jié)構(gòu)拓?fù)渲g的相互作用。第三部分是本研究的實驗部分,其主要包括三個方面內(nèi)容。首先,通過計算不同勢能和渦量的升力系數(shù),并將計算結(jié)果與對應(yīng)的薄翼型升力系數(shù)進行比較,驗證了LAR厚翼型流動特性與非線性升力近似方程的一致性。接著本文設(shè)計了一種新的移動壁流動控制方法,并在厚度為0.57AR的NACA00 15型LAR機翼上進行了低雷諾數(shù)測試,結(jié)果顯示移動壁流動控制方法能有效提升機翼的氣動性能。最后,該部分重點研究了移動壁流動控制對LAR機翼三維特征的影響。其方法為通過PIV測量對不同翼弦位置近翼尖端的流動進行可視化系處理,然后根據(jù)研究結(jié)果分析流動控制與展向流相互影響,這種展向流會使朝向翼根和翼梢旋渦強度的動量增加。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V211.4;V221.3

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