实验流体力学

主动
热学
声学 电磁
压电
形状记忆金属
被动 涡发生器
流体激励器
被动流动控制方法
提高飞机性能
防止气流分离
结构简单 阵列式灵 活布置
合
旋 涡 发 生 器
成 射 流 激 励 器
只需消耗电能 易于实现电参数控制
相位控制的 响应迅速 潜力
旋涡发生器
最典型的应用是用于防止机翼上表面的边界层分离
涡流发生器实际上是以某一安装角垂直地安装在机体表面上的小展弦比小机翼，所以它在 迎面气流中和常规机翼一样能产生翼尖涡，但是由于其展弦比小，因此翼尖涡的强度相对 较强。这种高能量的翼尖涡与其下游的低能量边界层流动混合后，就把能量传递给了边界 层，使处于逆压梯度中的边界层流场获得附加能量后能够继续贴附在机体表面而不致分离。
3.如果合成射流可以有效的影响喷气，则设定若干不同的激发频 率，研究合成射流发生器交替喷射的频率对高温射流的振荡的影 响，以及在不同频率下，高温射流的换热情况。
4. 确定最优的合成射流激发频率。此时存在一个合成射流与高 温喷气的动量比，考虑真实的发动机喷气与现有的各型号合成射 流发生器是否能够维持实验得到的动量比，验证实验方案的现实 可行性。
口径等比缩小的喷管，电加热系统，调速风机，合成射流发生器， 红外线感应温度摄像仪，计算机，七孔探针，温度传感器，测力 装置。
1. 调节风机和电加热系统，得到合适的射流温度和速度。 通过七孔探针和温度传感器进行调节。
2. 先在没有合成射流的情况下，用红外摄像仪记录喷气的温度 分布。给定合成射流发生器某个固定频率，用红外线感应温度摄 像仪记录温度分布，观察合成射流是否能够对喷气造成影响。
附面层厚度相当，在非设计状态，即附面层不出现分离的情况
下，旋涡发生器将带来附加的型阻和涡阻，飞机需付出较高的额
外阻力代价，在此基础上提出亚附面层涡发生器的概念
还有人提出智能涡发生的概念，在不使用的时候可以收起以减小 阻力，甚至可以像附面层喷出微量气流以增加能量，提高对附面 层的控制能力。
国外研究现状
其他应用实例
上世纪 60 年代，Schubauer、Lachmann 及 Pearcey，等人对普 通旋涡发生器(高度大于/接近当地附面层厚度)控制平板湍流附面 层的流动机理进行了研究
上世纪90年代Klausmeyer等人对旋涡发生器的形状、几何参数及 位置进行了较系统研究，并针对早期旋涡发生器高度尺寸与当地
涡流发生器可以提高飞机的最大升 力系数和失速迎角，但在涡流发生 器安装位置不变的情况下，改变涡 流发生器的弯度对飞机性能没有影 响
对流场的改善效果明显，某型飞机 的 Y 形进气道在亚、跨和超音速等 各种飞行速度、不同攻角、侧滑角 飞行条件下，其进气道流场畸变均 减小，尤其是原流场畸变较大的情 况下改善更加明显。
美国空军科学研究局研发了一套利用合成射流降低发动机出口排气 问的的系统，让气流在襟板位置温度降低了50%，大大降低了飞机 的成本，提升了隐形性能，延长了使用寿命
根据文献中提供的发动机喷气图片，可以发现发动机的射流核心区由于射流速度 极快的缘故拖得极长，且在核心区内的温度基本不变。射流的扩散角在本例中极 小，热交换伴随着质量交换都主要发生在射流边界层边缘。
实验在回流式水槽中进行, 该水槽实验段为有机玻璃, 实验段长4.8m, 截面 0.6 m×0.6 m, 水流速度在20 cm/s 内连续可调.
实验模型是一水平放置于水槽中的空心圆柱, 圆柱外径D=30 mm, 内径d=24 mm, 长500mm, 展弦比16.67. 圆柱中间位置开对心狭缝, 狭缝宽h=1 mm, 长
南航明晓教授最早在国内开展零质量射流研究工作 北航，西工大，国防科技大都对合成射流激励器进行过一些列的 研究
国内外研究现状
第二章 实验设计
主动控制技术降低发动机出口温度
研究降低发动机喷气温度，能够有效的降低对机翼材料的需求从而 降低制造成本。在没有相关文献的参考下，我们想通过设计一个试 验，研究合成射流影响发动机喷气的原理。
三个单位曾经在风洞洞壁附 面层控制、 进气道流动控制等方面开展 了研究工作。
提高机翼最大升力和失速迎 角， 改善飞机低速大迎角的气动 力特性
南航的黄国平，梁德旺， 李博等进行了 旋涡发生器用于进气道 流动分离控制研究
在M数0. 4～0. 895 范围内，它能 使距实验段进口下游约 880mm 处的 附面层，减薄约 71%，而且对主流 无明显影响，通过改变旋涡发生器 结构甚至可以将附面层厚度减到 5mm。
发动机的喷气过程可以看成一个高速高温的自由射流
由于振 荡的缘 故迅速 耗散
可能的原理
加强质量交 换
射流核心区 没有完全的
Hale Waihona Puke Baidu发展
加强周围空气 的热交换
自由射流虽然速度在核心区充分发展之后逐渐降低，但是总动量并没有 改变。射流边界层形成的涡将周围空气卷进射流中，射流的流量随着发 展而增加，轴心速度降低。 猜测振荡就是降低喷气温度的原因，希望通过试验的手段验证这个想法
实验结果猜想与存在问题 合成射流发生器确实可以影响自由出射流，并且在某个特定范围频率内能够 产生振荡 振荡可以有效降低射流温度，对于合成射流存在最优的激发频率
实现矢量控制的原理和让自由出射流振荡的原理是否相同？ 为什么合成射流可以实现矢量控制？
实验二 合成射流对于圆柱绕流分离控制的实验研究
实验简介：在水槽中对合成射流控制圆柱分离进行了实验研究. 射流出口 为狭缝, 由圆柱前驻点向上游喷射
合成射流激励器
90年代初佐治亚大学Ari教授首次研发压电型合成射流激励器，利 用压电晶体的周期性振动在出口窄缝产生射流 霍普金斯大学设计电火花激励器，最高可以产生500m/s的超声速 射流，让合成射流激励器在超声速流场中的控制成为可能。 Smith等人对合成射流激励器实现低速宏观流的矢量控制进行了研 究。
fluid actuator
组员： 刘宇 SX1501257
赵伟伟 SX1501268
陈天予 SX1501177
简介与研究现状
实验一
实验二
目录 CONTENTS
流动控制技术是通过对运动的流体施加力、质量、热量、电 磁等物理量来改变流动状态，从而也改变运动物体的受力状态或运动 状态。
流体激励器作为一种重要的流动控制的工具，在许多场合中 都得到广泛的应用。