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《DBD渦流發(fā)生器及其在角區(qū)流動控制中的數(shù)值研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、航空學(xué)報ActaAeronauticaetAstrOnauticaSinicaJun．252016V01．37No61743—1752ISSN1000．6893CN11-1929／Vhttp：Hhkxb．buaaedu．CRhkxb@buaa．educaDOI：10．7527／$1000—6893．2016．0006DBD渦流發(fā)生器及其在角區(qū)流動控制中的數(shù)值研究徐向南，張華*，胡波北京航空航天大學(xué)航空科學(xué)與工程學(xué)院教育部流體力學(xué)重點實驗室，北京100083摘要：為明確介質(zhì)阻擋放電(DBD)渦流發(fā)生器對馬蹄渦的影響，在采用唯象模型的基礎(chǔ)上，通過數(shù)值方法研究
2、了DBD渦流發(fā)生器誘導(dǎo)產(chǎn)生流向渦的結(jié)構(gòu)特性及其對馬蹄渦的控制特性。研究結(jié)果表明，流動在激勵器上游邊緣處形成羊角渦．自由剪切層卷入流向渦的渦核并為其提供持續(xù)渦量；在柱體根部角區(qū)流動中，當(dāng)對稱面兩側(cè)激勵器誘導(dǎo)流動指向?qū)ΨQ面，誘導(dǎo)渦與馬蹄渦環(huán)繞方向相反時，馬蹄渦可以得到有效抑制，反之，則控制效果不佳。最后得出，誘導(dǎo)渦對下游馬蹄渦的控制機(jī)制體現(xiàn)在其黏性擴(kuò)散作用、摻混作用以及低壓效應(yīng)3個方面。關(guān)鍵詞：DBD渦流發(fā)生器；數(shù)值模擬；流向渦；角區(qū)流動；馬蹄渦中圖分類號：V211文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1000—6893(2016)06—1743一10等離子體氣動激勵作為
3、一種主動控制手段，具有響應(yīng)快、頻帶寬、能耗低和無移動部件與復(fù)雜氣體輸運系統(tǒng)等優(yōu)點；在提高升阻比[1_3]、增大失速迎角[4]、實現(xiàn)噪聲控制口‘61以及減弱激波強(qiáng)度[7]等方面具有廣泛的應(yīng)用前景，受到眾多學(xué)者青睞[7’9]。關(guān)于等離子體流動控制機(jī)理存在兩種觀點：①誘導(dǎo)周圍氣體流動，向邊界層注入動量以抵抗更強(qiáng)逆壓梯度；②以激勵器誘導(dǎo)渦結(jié)構(gòu)來加強(qiáng)邊界層內(nèi)摻混作用，最終實現(xiàn)對附面層的有效控制。以介質(zhì)阻擋放電(DBD)等離子體激勵器作為渦流發(fā)生器誘導(dǎo)產(chǎn)生流向渦可以作為一種新的設(shè)計理念，具有重要的研究價值。20世紀(jì)末，在Roth等[10]應(yīng)用等離子體氣動激勵進(jìn)行邊界
4、層流動控制的實驗中，DBD激勵器誘導(dǎo)產(chǎn)生流向渦的設(shè)計理念就已初見雛形。在數(shù)值模擬中，Riherd等[1婦將蛇形電極條布置在翼型上，以誘導(dǎo)產(chǎn)生的完整空間渦結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了對邊界層分離的有效控制，并且發(fā)現(xiàn)蛇形現(xiàn)象越明顯，控制效果越好。隨后，Riherd和Royll23指出流動在這種蛇形激勵器控制下會表現(xiàn)出兩種特性：①在距離激勵器很近的下游區(qū)域產(chǎn)生定向射流；②誘導(dǎo)產(chǎn)生環(huán)繞方向相反的流向渦。Rizzetta和Visbal[1胡應(yīng)用大渦模擬對蛇形等離子體激勵器作用下的低雷諾數(shù)翼型繞流進(jìn)行了數(shù)值模擬，并分析了其作用機(jī)理。雖然該布置方式獲得了和標(biāo)準(zhǔn)布置方式一樣好的控制效果，
5、加速了邊界層流動，但不同之處是該布置方式產(chǎn)生的非均勻展向力抑制了二維渦結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)。以上有關(guān)蛇形激勵器控制翼型分離的研究在一定程度上體現(xiàn)了DBD渦流發(fā)生器誘導(dǎo)產(chǎn)生流向渦的控制理念。在雙圓柱擾流實驗中，Opaits等[41引入了DBD渦流發(fā)生器的思想(即沿周向布置電極條)，有效抑制了上游柱體卡門渦街的脫落，進(jìn)而促進(jìn)了尾流與下游柱體的良性接觸，實現(xiàn)了對噪聲的有效控制。Okita等¨胡在NACA翼型上沿流向收稿日期：2015-10—21；退修日期：2015—11．18；錄用日期：2016·01-05；網(wǎng)絡(luò)出版時間：2016—01-1114：55網(wǎng)絡(luò)出版地址：WW
6、W．cnkinet／kcms／detail／111929V．201601111455002．html基金項目：國家自然科學(xué)基金(11372027)*通訊作者．Tel．：010-82339908E—mail：Ltszhh@buaa．edu．CFI引用格武；徐向南．張華．胡波DBD渦流發(fā)生器及其在角區(qū)流動控翻中的數(shù)值研究!JI．虢空學(xué)撮．2016．37(6)：1743—1752．XUXN，ZHANGH。HU8NumericalstudyofDBDvortexgeneratorandapplicationinjunctionflowcontro
7、CJjActa
8、AeronauticaetAstro—nauticaSinica．2016，37(6)：1743-1752航空學(xué)報Jun．252016VoI37No．6布置電極條，并將DBD等離子體激勵器作為一種渦流發(fā)生器，以其誘導(dǎo)產(chǎn)生的大尺度流向渦結(jié)構(gòu)有效延緩了翼面分離。Schatzman和Thomas[I朝在邊坡流動控制實驗中，以兩對DBD渦流發(fā)生器誘導(dǎo)產(chǎn)生的一對環(huán)繞方向相反的流向渦實現(xiàn)了湍流邊界層的再附；并且發(fā)現(xiàn)了相對于定?；蚍嵌ǔ５恼瓜虿贾美砟?，使流向布置方式在邊界層摻混作用中體現(xiàn)出了更好的優(yōu)越性。在此基礎(chǔ)上，Jukes和ChoiL】陽通過實驗對DBD渦流發(fā)生器
9、進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)流向渦的強(qiáng)度隨著誘導(dǎo)速度與來流速度比率的增大而增大，且電極條
