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零质量射流及其在流场主动控制中的应用探讨

作　者: 沙江
导　师: 徐惊雷
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 航空宇航推进理论与工程
关键词: 零质量射流主动控制超声速 PIV 非对称喷管
分类号: V231.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

作为一种新兴的主动流动控制技术,近年来零质量射流得到了广大科技工作者的广泛关注,并日益成为国际上研究的热点问题之一。本文以实验研究为主,结合数值模拟,就零质量射流激励器几何和激励参数对射流流场的影响进行了较详细地研究和分析,并对将零质量射流应用于超声速流场主动控制中的可行性作了初步探索。实验利用结合相位锁定技术的PIV系统,从瞬时和平均流场两方面对零质量射流流场进行了分析,揭示了零质量射流流场的特点及与常规射流的区别。重点讨论了激励频率、功率放大器参数、激励器出口厚度、圆形出口孔径、激励器出口形状等几何和激励参数对射流流场的影响,结果对激励器设计和优化具有指导意义。在单出口零质量射流研究的基础上,以圆形出口双射流组为主,讨论了射流间距对射流组融合和发展过程的影响。最后对矩形出口和圆形出口的平行多射流组流场进行了初步分析,并将它们和单出口的射流流场进行了比较。数值模拟采用FLUENT软件、结合UDF函数,对零质量射流在改善过膨胀状态下非对称喷管性能的应用进行了初步探索。通过改变激励幅值、零质量射流角度、激励位置以及激励器腔体体积等参数,来考察上述不同参数时,喷管分离区、推力以及升力的变化。研究发现,当采用第二种激励器腔体体积、激励器幅值为20m/s时,在一个激励周期内,零质量射流使得喷管的推力和升力增加了约1.8%和3%。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-14
第一章零质量射流概况  14-26
  1.1 零质量射流的提出  14-15
  1.2 零质量射流特点及与常规射流比较  15-18
    1.2.1 零质量射流流场特点  15-16
    1.2.2 零质量射流与常规射流的比较  16-18
  1.3 零质量射流的形成准则  18-20
  1.4 零质量射流应用概述及国内外研究现状  20-25
    1.4.1 零质量射流应用概述  20
    1.4.2 国外研究现状  20-23
    1.4.3 国内研究现状  23-25
  1.5 本文的研究内容  25-26
第二章零质量射流激励器  26-31
  2.1 概述  26-27
  2.2 常用激励器简介  27-29
    2.2.1 压电膜式激励器  27
    2.2.2 活塞驱动式激励器  27-28
    2.2.3 火花放电式激励器  28-29
  2.3 激励器的影响因素  29-31
第三章零质量射流实验研究  31-72
  3.1 实验介绍  31-35
    3.1.1 PIV 系统介绍  31-34
    3.1.2 实验方案介绍  34-35
  3.2 零质量射流流场研究  35-46
    3.2.1 瞬态流场研究  36-41
    3.2.2 平均流场研究  41-45
    3.2.3 小结  45-46
  3.3 激励参数对零质量射流流场影响研究  46-61
    3.3.1 激励频率对射流流场的影响  46-48
    3.3.2 功率放大器功率变化对流场的影响  48-50
    3.3.3 出口厚度对射流流场的影响  50-56
    3.3.4 圆形出口孔径对射流流场的影响  56-58
    3.3.5 激励器出口形状对射流流场的影响  58-61
  3.4 平行零质量射流组流场研究  61-70
    3.4.1 平行双射流组  61-67
    3.4.2 平行多射流组  67-70
  3.5 本章小结  70-72
第四章数值模拟  72-86
  4.1 概述  72-73
  4.2 单独零质量射流的数值模拟  73-75
  4.3 超声速流场的流动控制数值模拟  75-85
    4.3.1 激励幅值影响  75-78
    4.3.2 零质量射流角度影响  78-79
    4.3.3 激励位置的影响  79-81
    4.3.4 激励器出口直径的影响  81-82
    4.3.5 改变激励器腔体体积的影响  82-85
  4.4 本章小结  85-86
第五章结论和展望  86-88
  5.1 结论  86-87
  5.2 展望  87-88
参考文献  88-92
致谢  92-93
在学期间的研究成果及发表的学术论文  93

零质量射流及其在流场主动控制中的应用探讨

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