目錄
前言
1 緒論 1
1.1 流動分離現(xiàn)象 1
1.2 基于渦旋射流的主動流動控制技術(shù) 2
1.2.1 射流式渦旋發(fā)生器 3
1.2.2 渦旋射流流動特性 4
1.3 基于合成射流的主動流動控制技術(shù) 5
1.3.1 合成射流激勵器 6
1.3.2 合成射流控制技術(shù)的研究和應(yīng)用 6
1.4 流動分離的被動控制技術(shù) 8
1.5 振蕩撲翼的流場結(jié)構(gòu)控制 10
1.5.1 振蕩撲翼的推進(jìn)特性 11
1.5.2 振蕩撲翼的能量采集 11
1.6 本書的主要內(nèi)容 12
2 數(shù)值與實驗方法 14
2.1 熱線流速測試技術(shù) 14
2.1.1 熱線流速測試技術(shù)基本原理 14
2.1.2 IFA300熱線測試系統(tǒng) 15
2.1.3 壁面溫度修正 16
2.2 PIV測試技術(shù) 16
2.2.1 PIV基本原理 16
2.2.2 PIV測速系統(tǒng) 17
2.2.3 示蹤粒子的選擇 19
2.3 實驗測試誤差分析 19
2.3.1 熱線測量誤差分析 19
2.3.2 PIV測量誤差分析 20
2.4 數(shù)值研究方法 20
2.4.1 湍流流動的數(shù)值研究方法 20
2.4.2 大渦模擬方法 21
2.4.3 雷諾時均方法 25
2.5 湍流相干結(jié)構(gòu)的渦識別 26
2.5.1 湍流相干結(jié)構(gòu)的渦識別簡述 26
2.5.2 速度梯度張量第2不變量——Q定義 27
2.5.3 Hessian矩陣分析法—— 定義 28
2.6 結(jié)論 29
3 基于渦旋射流的主動流動控制技術(shù)研究 30
3.1 渦旋射流控制擴(kuò)壓器流動分離的實驗研究 30
3.1.1 渦旋射流控制圓錐擴(kuò)壓器流動分離的實驗研究 30
3.1.2 渦旋射流控制矩形擴(kuò)壓器流動分離的實驗研究 37
3.2 渦旋射流控制擴(kuò)壓器流動分離的數(shù)值研究 44
3.2.1 數(shù)值計算方法 44
3.2.2 渦旋射流控制圓錐擴(kuò)壓器流動分離的數(shù)值研究 45
3.2.3 渦旋射流控制矩形擴(kuò)壓器流動分離的數(shù)值研究 52
3.3 渦旋射流控制逆壓梯度平板邊界層分離的實驗及數(shù)值研究 59
3.3.1 實驗系統(tǒng)及實驗裝置 59
3.3.2 實驗結(jié)果分析 61
3.3.3 數(shù)值計算方法 62
3.3.4 各工況的大渦模擬結(jié)果分析 63
3.4 結(jié)論 75
4 基于合成射流的低壓高負(fù)荷透平葉柵邊界層分離控制研究 77
4.1 合成射流技術(shù)原理及數(shù)學(xué)描述 77
4.1.1 合成射流技術(shù)原理 77
4.1.2 合成射流激勵器的數(shù)學(xué)模型及影響因素 78
4.1.3 合成射流與主流的相互作用 81
4.2 低壓透平PakB葉柵流動分離的合成射流控制 82
4.2.1 研究對象及數(shù)值方法 82
4.2.2 低壓透平PakB葉柵流動特性的數(shù)值研究 84
4.2.3 合成射流控制PakB葉柵流動分離的數(shù)值研究 86
4.3 考慮尾跡影響的PakB葉柵流動分離的合成射流控制 99
4.3.1 考慮尾跡影響的PakB葉柵流動分離的實驗研究 99
4.3.2 考慮尾跡影響的PakB葉柵流動分離的數(shù)值研究 103
4.3.3 考慮尾跡影響的PakB葉柵流動分離的合成射流控制研究 105
4.4 結(jié)論 107
5 球窩結(jié)構(gòu)的流動控制研究 108
5.1 布置單個/單排球窩的平板流動實驗與數(shù)值研究 108
5.1.1 布置單個球窩的平板流動實驗和數(shù)值研究 108
5.1.2 采用球窩控制逆壓梯度平板邊界層分離流動的大渦模擬 115
5.2 球窩控制PakB葉柵流動分離的數(shù)值研究 122
5.2.1 研究對象及數(shù)值方法 122
5.2.2 無球窩控制時PakB葉柵穩(wěn)態(tài)流動特性 124
5.2.3 采用球窩進(jìn)行流動控制時PakB葉柵穩(wěn)態(tài)流動特性 125
5.3 結(jié)論 128
6 振蕩撲翼的推進(jìn)特性及能量采集研究 130
6.1 高頻俯仰撲翼推進(jìn)特性研究 130
6.1.1 研究對象及數(shù)值方法 130
6.1.2 撲翼振型 131
6.1.3 小振幅時俯仰撲翼推進(jìn)特性研究 132
6.1.4 大振幅時俯仰撲翼推進(jìn)特性研究 134
6.1.5 非正弦振型對俯仰撲翼推進(jìn)特性的影響 137
6.1.6 彎度對俯仰撲翼推進(jìn)特性的影響 141
6.2 沉浮撲翼推進(jìn)特性研究 142
6.2.1 沉浮撲翼振型 142
6.2.2 研究工況 142
6.2.3 不同振型對沉浮撲翼推進(jìn)特性的影響 143
6.3 采用新型俯仰振型的撲翼推進(jìn)特性研究 146
6.3.1 新型俯仰振型 146
6.3.2 網(wǎng)格和時間步無關(guān)性驗證 147
6.3.3 運動參數(shù)對新型俯仰撲翼推進(jìn)特性的影響 148
6.3.4 非正弦振型對新型俯仰撲翼推進(jìn)特性的影響 153
6.3.5 翼型形狀對新型俯仰撲翼推進(jìn)特性的影響 156
6.4 振蕩撲翼能量采集特性研究 162
6.4.1 撲翼能量采集振型 162
6.4.2 撲翼能量采集功率和效率 163
6.4.3 名義攻角對撲翼能量采集效果的影響 164
6.4.4 有效攻角變化模式對撲翼能量采集效果的影響 168
6.4.5 非正弦俯仰振型對撲翼能量采集效果的影響 172
6.4.6 非正弦沉浮振型對撲翼能量采集效果的影響 175
6.4.7 非正弦俯仰與非正弦沉浮耦合運動對撲翼能量采集效果的影響 177
6.5 結(jié)論 178
參考文獻(xiàn) 180