【摘要】：本文主要研究一支周期性脈沖微射流控制的機理及閉環(huán)控制下射流混合增強的方法。主要采用一支周期性脈沖微射流對圓湍射流進行閉環(huán)控制實驗。微射流小孔位于噴嘴出口上游17 mm處。兩個主要控制參數(shù)分別是微射流與主射流的質(zhì)量流量比Cm和脈沖微射流的激勵頻率fe。開環(huán)實驗中射流出口中心位置雷諾數(shù)選定為8 000,9 333和16 000三種情況。應(yīng)用流動可視化技術(shù)對入射平面、非入射平面以及一系列橫截面進行定性測量。利用熱線測量技術(shù)和PIV(Particle Image Velocimetry)技術(shù)對流場特性進行定量分析。通過改變微射流質(zhì)量流量率比,控制脈沖微射流的電磁閥激勵頻率,找到最佳控制參數(shù)。而后針對開環(huán)實驗所總結(jié)的射流流場特性構(gòu)建射流的閉環(huán)控制系統(tǒng)。周期性脈沖微射流的激勵頻率fe作為控制信號,在x=5D位置的射流中軸線速度衰減率K作為反饋及監(jiān)測信號。通過仿真及實驗選擇出閉環(huán)控制系統(tǒng)各部分的最佳參數(shù),以達到閉環(huán)控制系統(tǒng)自動增強射流混合并加快主射流軸向速度衰減的目的。通過數(shù)據(jù)處理,著重對比分析兩種閉環(huán)極值搜索控制方法的控制效果。通過實驗研究表明,改變周期性脈沖微射流的激勵頻率和流量可以增強或減弱射流混合的程度。經(jīng)過仿真和實驗檢測合理的設(shè)定閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù),改進的極值搜索方案和傳統(tǒng)極值搜索方案進行均可以達到自動控制射流混合增強的目的。由于存在參數(shù)r,改進后的極值搜索方案與傳統(tǒng)的極值搜索方案相比,減少了15.3%的收斂時間,并且將穩(wěn)定后的脈沖微射流的激勵頻率波動范圍減少了70%,速度衰減率K增加了12%。改進的極值搜索方案的魯棒性也更優(yōu)于傳統(tǒng)極值搜索方案,具有較強的抗干擾性。具體表現(xiàn)為,面對小尺度的外界擾動,兩者收斂時間基本一致,而激勵頻率波動范圍同樣減少了70%。面對大尺度的外界擾動,改進后的極值搜索方案的收斂時間減少21.4%,穩(wěn)態(tài)誤差減少70%。
【圖文】：

射流控制方式的分類主動控制方法進一步可分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種方法

圖 2-1 射流實驗裝置示意圖：a)主射流側(cè)視圖；b) 微射流裝置示意圖為了便于對實驗研究及結(jié)果進行詳細便捷的敘述，在射流出口位置中心點進行直角坐標系的建立。如圖2-1 b）所示，依據(jù)右手定則，將射流出口位置中心點設(shè)為坐標系原點，沿流線運動方向設(shè)為x軸正方向，編號為2號的微射流噴射方向為z軸正方向，垂直于（x，z）平面向上的方向為y軸正方向。將（x，z）平面和（x，，y）平面分別定義為入射平面（injection plane）和非入射平面（non-injectionplane）。評估射流中心線上衰減程度的參數(shù)定義為K =（Ue-U5D）/Ue
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP67

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

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本文編號：2539739