21世紀科技的進步帶動著汽車、輪船和飛機運載工具的速度越來越快,而運載工具速度的提高伴隨著阻力的增加,運載工具表面存在的湍流邊界層是造成這些壁面摩擦阻力存在的主要原因,為了減少能源損耗并提高利用效率,對邊界層阻力的控制具有很重要的意義。本文針對主動控制的等離子體激勵器,提出了兩種新的驅(qū)動信號,研究在新信號驅(qū)動下,等離子體激勵器所產(chǎn)生的大尺度流向渦在下游的減阻情況。本實驗研究提出了 AC-DC與AC-pulse DC兩種新驅(qū)動信號,利用Labview軟件編寫了驅(qū)動信號程序,在AC-DC驅(qū)動信號下對等離子體激勵器產(chǎn)生的渦結(jié)構(gòu)和速度場分布進行了標定,并將其應用于湍流邊界層測量減阻情況。利用恒溫熱線風速儀研究在不同驅(qū)動信號控制參數(shù)下減阻量的變化情況,確定最佳減阻控制參數(shù),并在下游x+=166.7處的y-z面拍攝了 PIV同時對熱線信號進行了統(tǒng)計量分析,研究其流場結(jié)構(gòu)的變化,在此基礎上將AC-DC驅(qū)動信號應用于前饋PD控制程序,尋找最優(yōu)控制系數(shù)。研究結(jié)果表明,在AC-DC驅(qū)動信號激勵下,等離子體激勵器產(chǎn)生的最大射流速度出現(xiàn)在距壁面1mm的位置處,在一個周期內(nèi)等離子體激勵器自身所產(chǎn)生的渦的運動軌跡...

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 湍流邊界層
        1.2.2 湍流邊界層減阻
        1.2.3 等離子體激勵器研究
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第2章 實驗裝置與研究方法
    2.1 實驗裝置
        2.1.1 閉式循環(huán)風洞裝置
        2.1.2 湍流邊界層產(chǎn)生裝置
        2.1.3 介質(zhì)阻擋放電(DBD)等離子體激勵器
        2.1.4 等離子體激勵器的驅(qū)動信號
        2.1.5 壁面壓力測量
        2.1.6 前饋PD控制系統(tǒng)
    2.2 研究方法
        2.2.1 恒溫熱線風速儀測量裝置
        2.2.2 壁面摩擦阻力和減阻量的測量
        2.2.3 激勵器功耗測量與減阻效率
        2.2.4 粒子追蹤測速(PIV)流動顯示技術(shù)
        2.2.5 VITA分析方法
    2.3 本章小結(jié)
第3章 等離子體激勵器標定與開環(huán)實驗研究
    3.1 等離子體激勵器的標定
        3.1.1 等離子體激勵器流場結(jié)果分析
        3.1.2 等離子體激勵器的時均射流速度與相位平均速度
    3.2 開環(huán)減阻結(jié)果分析
        3.2.1 AC-DC驅(qū)動信號的占空比對局部減阻量的影響
        3.2.2 AC-DC驅(qū)動信號的頻率對局部減阻量的影響
        3.2.3 AC-DC驅(qū)動信號激勵電壓對局部減阻量的影響
    3.3 AC-DC驅(qū)動信號的最佳減阻控制參數(shù)
    3.4 展向減阻分布和平均減阻量
        3.4.1 AC-DC驅(qū)動信號
        3.4.2 AC-pulse DC驅(qū)動信號
    3.5 流向減阻恢復區(qū)
    3.6 激勵器功耗和減阻效率
    3.7 本章小緒
第4章 開環(huán)控制流場結(jié)構(gòu)變化
    4.1 PIV結(jié)果分析
    4.2 熱線速度信號分析
        4.2.1 湍流邊界層全曲線速度信號分析
        4.2.2 VITA分析
    4.3 本章小結(jié)
第5章 前饋PD控制實驗結(jié)果研究
    5.1 卡爾曼濾波器Q矩陣的確定
    5.2 比例系數(shù)K_p與微分系數(shù)K_d調(diào)節(jié)
    5.3 本章小緒
結(jié)論
參考文獻
致謝



本文編號：3934898