針對動態(tài)失速引起的風(fēng)力機翼型氣動性能惡化的問題,本文基于動網(wǎng)格和滑移網(wǎng)格技術(shù),開展了大渦模擬數(shù)值計算研究,探索了非定常脈沖等離子體的動態(tài)流動控制機理.結(jié)果表明,等離子體氣動激勵能夠有效控制翼型動態(tài)失速,改善平均和瞬態(tài)氣動力,減小力矩負峰值和遲滯環(huán)面積.壓力分布在等離子體施加范圍內(nèi)出現(xiàn)了負壓"凸起",上翼面吸力峰值明顯增大.脈沖頻率和占空比這兩個非定�？刂茀�(shù)對流動控制影響顯著,無因次脈沖頻率為1.5時等離子體控制效果較好,占空比為0.8時即可接近連續(xù)工作模式下的氣動收益.翼型深失速狀態(tài),等離子體促使流動分離位置明顯向后緣移動,抵抗了大尺度動態(tài)失速渦的發(fā)生,分離渦結(jié)構(gòu)破碎耗散、重新附著,渦流影響范圍減小;淺失速狀態(tài),等離子體激勵具有較強的剪切層操縱能力,誘導(dǎo)了翼型邊界層提前轉(zhuǎn)捩,促進了與主流的動量摻混.等離子體氣動激勵誘導(dǎo)出前緣附近貼體翼面"渦簇",起到了虛擬氣動外形的作用.不同尺度、頻域的動態(tài)渦結(jié)構(gòu)與等離子體氣動激勵的非線性、強耦合作用導(dǎo)致了氣動力/力矩的諧波振蕩. 

【文章來源】：力學(xué)學(xué)報. 2020,52(06)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

激勵器結(jié)構(gòu)

圖2為激勵器脈沖模式工作示意圖,圖中Tp為脈沖控制周期,Td為激勵器連續(xù)開啟時間,脈沖頻率fp=1/Tp,占空比DR=Td/Tp,由圖可知脈沖頻率遠小于激勵器電源放電頻率.本文中脈沖頻率fp為25～200 Hz,占空比DR為1%～100%.將非定�？刂颇Ｊ綗o因次脈沖激勵頻率F+定義為其中,c為翼型弦長,U∞為來流速度.

計算網(wǎng)格局部如圖3所示,模型為S809翼型,其弦長為0.3 m,展長為0.06 m,計算域為直徑為16 m,高度0.06 m (Z向)的圓柱形計算域;X-Y面為翼型截面的平行面,Z向為模型展向.X方向為來流方向,來流上游、下游距離翼型振蕩中心約為27倍弦長(8 m).計算區(qū)域整體分為旋轉(zhuǎn)區(qū)域和固定區(qū)域,交界面采用滑移邊界.翼型和洞壁第一層法向無量綱網(wǎng)格尺寸y+<1 (使用壁面函數(shù)),即壁面第一層網(wǎng)格高度ds=0.01 mm.翼型表面和旋轉(zhuǎn)區(qū)域切向網(wǎng)格數(shù)為530、法向網(wǎng)格數(shù)為214,固定區(qū)域切向網(wǎng)格數(shù)為480、法向網(wǎng)格數(shù)為60,展向網(wǎng)格數(shù)為80,計算域共1060萬結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格.遠場邊界采用壓力遠場(pressure-farfield)邊界條件,端面采用對稱面(symmetry)邊界條件.2 結(jié)果分析


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