涡流发生器在流体机械流动控制中应用研究进展
涡流发生器在二元亚音扩压器角落流动控制中的应用
涡流发生器在二元亚音扩压器角落流动控制中的应用摘要：本文探讨了涡流发生器在二元亚音扩压器角落流动控制中的应用。
为此，我们调查了使用涡流发生器的基本原理和实验方案，以获得所需的结果。
实验表明，在二元亚音扩压器角落流动控制中，使用涡流发生器可以有效减少力矩不平衡，从而改善发动机性能。
关键词：二元亚音扩压器，涡流发生器，角落流动控制，力矩不平衡，发动机性能正文：在增压发动机中，边界层流动控制是重要的，因为它决定了发动机性能。
近年来，二元亚音扩压器已成为一种常用的发动机边界层流动控制系统，主要用于减少力矩不平衡，提高发动机性能。
然而，二元亚音扩压器有一些缺点，包括体积大、重量较重和复杂的设计。
为了解决这些问题，我们提出了一种新的方法——使用涡流发生器控制角落流动。
涡流发生器的设计相对简单，可以降低重量和体积，有效地减少力矩互不平衡。
为了检验这种方法的可行性，我们设计了一个实验，通过比较使用涡流发生器和不使用涡流发生器时的性能来测量涡流发生器的效果。
我们的实验结果表明，在二元亚音扩压器角落流动控制中，使用涡流发生器可以有效改善发动机性能，且改善程度随着涡流发生器的优化而提高。
应用涡流发生器的方法很简单，可以使用一个涡流发生器，并将其放置在二元亚音扩压器角落处以控制流动。
涡流发生器可以根据不同的控制信号来改变其流量，从而改变角落流动控制的效果。
为了进一步提高涡流发生器的效果，可以使用多个涡流发生器，并将其布置在同一区域，以形成更强的控制效果。
还可以使用传感器检测角落流动的当前状态，并调整涡流发生器的输出，以调节角落流动控制的性能。
此外，还可以通过计算机模拟来优化涡流发生器的布局，以达到最佳的流动控制效果。
最后，通过与实际实验的比较，可以验证涡流发生器的性能，并确定其对于角落流动控制的最佳应用。
总之，使用涡流发生器可以有效改善二元亚音扩压器角落流动控制的性能。
此外，在二元亚音扩压器角落流动控制中，还可以使用一些先进的控制策略，以提高涡流发生器的性能。
涡流发生器
随着对21世纪的飞行器提出的一系列新的要求，对21世纪的空气动力学也提出了新的挑战。
未来的军用飞机将更突出低可探测性、高机动性、超声速巡航和短距起降等要求，对民用飞机则突出经济性更好、乘坐更舒适、环保性更突出等要求，而传统的飞行器外形很难满足新的要求，必须开拓全新的气动外形和飞行方式，建立新的气动数据库。
在开拓新飞行器外形和飞行方式的同时，还必将发展出许多新颖的空气动力技术。
例如通过主动流动控制技术，包括吸气、吹气、微振动、微涡流发生器、特定的表面粗糙度分布等，改善飞机的升阻特性和操稳特性，用智能材料和智能结构，让飞行器的主要气动面按飞行状态自适应地改变外形，使飞行器在不同的飞行状态都处于最佳外形，从而产生最佳的气动性能等。
本刊从这期起开启"空气动力之窗"栏目，将陆续刊登围绕21世纪空气动力学新概念和新技术的系列文章，欢迎大家投稿。
飞机在其飞行包线范围内，如果机体表面出现不利的气流分离，将带来许多不良后果，例如增加阻力、降低升力、导致提前失速和不对称失速等。
此外襟翼偏转后，襟翼表面上的气流过早分离会导致失速迎角减小，最大升力系数降低；操纵面上的气流分离可能导致操纵面效能降低、操纵杆振动；平尾上的气流分离可能导致飞机危险地自动上仰。
涡流发生器的主要作用就是用来有效地阻止以上各种气流的过早分离。
工作机理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。
这就是涡流发生器的基本工作原理。
早在上世纪60 年代，一些空气动力学研究人员对涡流发生器控制平板湍流边界层的流动机理进行了研究，同时通过对涡流发生器流动的湍流结构、流向涡发展的研究，提出了涡流发生器控制边界层，特别是控制湍流边界层分离的基本原理就是在于向边界层内注入新的涡流能量。
涡流发生器强化换热及流动控制研究及应用
YU Fankun，GENG Yue，ZHANG Jianxin
（School of Energy and Power Engineering，Nanjing Institute of Technology，Nanjing Jiangsu 211167，China）
Abstract：This paper introduces the classification of vortex generator，and some new applications in heat transfer and flow control in recent years，such as，the application of novel heat transfer technology in heat transfer equipment，and flow control to reduce the resistance of flow in dynamic machinery by vortex generator. However，the research of heat transfer and flow control by vortex generator is relatively isolated. This investigation studies the existing problems and development direction on heat transfer enhancement and flow control by vortex generator. Key words：vortex generator；heat transfer enhancement；flow control
本文介绍了涡流发生器的分类，及其近年来在 强化传热和流动控制等方面的新应用和新技术，主 要包括强化传热技术在工业换热设备中的应用，流 动控制减阻在动力机械中的应用。此外，还提出了
短舱涡流发生器流动控制机理初探
［ ｙ ｒ ｓ ｌｗ ｎｒ ｌ ｏ ｅ ｏ ｔ ｌＮａ ｅｌ ｔ ｋ Ｋｅ ｗｏ ｄ １ ｏ Ｃｏ ｔ ； ｒ ｘＣ ｎｒ ； ｃ ｌ Ｓｒ ｅ Ｆ ｏ Ｖ ｔ ｏ ｅ ａ
０ 弓Ｉ 富 增 升 装 置 设 计 是 民用 飞 机 设 计 中 的 关 键 一 环 。它 影 响到 飞机 的商载航程 、燃 油效率 和 噪音排放水 平 ，因而
舱 后翼 面区域 产生 下洗 流场 并为边 界层注入 能量 ，降低 短舱后 气流 的当地有 效迎 角 ，延缓 由于 “ 挂架 涡”提 前破裂 而导致 的大 面 积分离 ，从而能够 改善失速 区形态 。 关 键词 ：流动 控制 ，涡控 制 ；短 舱涡 流 发生器
［ ｓ ｒ ｃ ］Ａｐ ｌ ａｉｎ ｎ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｏ ｉｄ ｏ ｏｔｘ ｃ ｎｒ ｅ ｉｅ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｅ ｎ ｃ ｌ ｔａ ｅ ａｅ ｆ ｓ ｒｖｅ ｄ Ａｂ ｔａ ｔ ｐ ｉ ｔ ｓａ ｄ ｄ ｖ ｌｐ ｎｓ ｆａ ｋｎ ｆ ｒ ｏ ｔ ｄ ｖｃ ， ｈ ａ ｅｌ ｓｒｋ ， ｒ ｉ ｔ ｅ ｉｗｅ ． ｃ ｏ ｖ ｅ ｏｌ ｅ ｒ
Ｕ ｎ ｅ ｌｉ ｇ ｆ ｗ ｏｎ ｒ ｃ ａ ｓ ｒ ｈ ｎ ｄｅ ｄ ｒｙ ｎ ｌ ｏ ｃ ｔｏｌｍｅ ｈ ｎｉｍｓ ａｅ ｔ ｅ ｍｏｎ ｔａｅ ｈ ｏｕ ｈ ＣＦ ｓｍ ｕａ ｉ ｎ ．０ ｎ ｅ ｔ ｅ ｎ ｃ ｌ ｔａ ｅ ｉ ｐｒ ｐ ｒｙ ｓｒｔ ｄ ｔ ｒ ｇ Ｄ ｉ ｌｔｏ ｓ ｃ ｈ ａ ｅ ｌ ｓｒ ｋ ｓ ｏ ｅ ｌ ｅ
直 接 关 系 到 飞 机 的 性 能 、 运 营 成 本 和 Ｅ益 重 要 的 环 保 ｌ 性 。 增 升 装 置 的 气 动 设 计 和 优 化 又 历 来 被 公 认 为 是 设 计 中的重 点和难 点 ，这 是 由增 升装 置 的几何复杂 性 以及 随
合成射流技术及其在流动控制中应用的进展
合成射流技术及其在流动控制中应用的进展一、本文概述合成射流技术，作为一种创新的流动控制技术，近年来在流体动力学领域引起了广泛关注。
该技术利用特定装置产生高速射流，通过射流与周围流体的相互作用，实现对主流场的主动控制。
本文旨在综述合成射流技术的最新研究进展，特别关注其在流动控制领域的应用。
文章将首先介绍合成射流的基本原理和产生方法，然后重点分析合成射流在流动控制中的具体应用案例，包括提高升力、减阻、控制涡流等方面。
本文将讨论合成射流技术的未来发展趋势和可能面临的挑战，为相关领域的研究人员提供参考和借鉴。
二、合成射流技术的理论基础合成射流技术的理论基础源于射流理论和流体动力学。
射流是一种通过喷嘴或孔口喷出的流体，它在周围环境中形成特定的流动模式。
合成射流则是通过特定的机械或电磁装置产生周期性或非周期性的射流，以此来实现对流动的控制。
合成射流的基本原理是通过周期性地改变射流的方向或强度，使得流体在特定的区域内产生扰动，从而改变流场的动力学特性。
这种扰动可以产生多种效应，包括动量传递、涡流生成和湍流增强等，这些效应对于控制流动具有重要意义。
合成射流技术的核心在于其产生的射流具有高度的可控性。
通过调整射流的频率、振幅和相位等参数，可以精确地控制流场中的动力学特性，从而实现对流体的有效操纵。
这种可控性使得合成射流技术在许多领域具有广泛的应用前景。
合成射流技术的理论基础还包括流体动力学的相关知识。
流体动力学是研究流体运动规律的学科，它涉及到流体的运动方程、边界条件、湍流模型等多个方面。
合成射流技术在实际应用中需要考虑这些因素，以确保其能够有效地控制流动。
合成射流技术的理论基础涵盖了射流理论、流体动力学等多个方面。
通过深入研究和理解这些理论，我们可以更好地掌握合成射流技术的核心原理和应用方法，从而推动其在流动控制领域的发展。
三、合成射流在流动控制中的应用合成射流技术作为一种新兴的流动控制手段，近年来在多个领域得到了广泛应用。
涡旋流动技术在机械工程中的应用研究
涡旋流动技术在机械工程中的应用研究涡旋流动技术是一种在机械工程中得到广泛应用的流体控制技术。
它以涡旋的形成和运动为基础，通过调节流体的流动方向和速度分布，实现对流动过程的精确控制。
本文将就涡旋流动技术的原理、优点和在机械工程中的应用进行探讨。
涡旋流动技术的原理是基于流体的涡旋运动。
当流体通过特定的通道或装置时，会在其内部形成涡旋。
涡旋是一种由流体分子围绕中心轴线形成的旋转流动。
其核心部分流体的流速较大，而周围则流速较小。
通过调节通道的形状、角度和流量，可以控制涡旋的形成、尺寸和运动特性。
涡旋流动技术的优点之一是高效的能量转换和传递。
由于涡旋流动中核心区域流速较大，流动能量较高，因此可以有效地将机械能转换为流体能，并通过涡旋的传输将其传递到需要的位置。
这在一些机械系统中尤为重要，比如泵站、冷却装置等。
涡旋流动技术的应用可以提高能源利用效率，降低能源消耗。
另一个涡旋流动技术的优点是较低的噪音和振动水平。
由于流体在涡旋流动中能够平稳地运动，并且不会经历突然的速度和方向变化，因此可以减少流体中的涡旋脱离和发生干涉的可能性。
这样可以有效地降低产生的噪音和振动水平，提供一个更加稳定和安静的工作环境。
涡旋流动技术在机械工程中有着广泛的应用。
在流体传输和控制方面，涡旋流动技术可以用于提高管道输送效率、减少泵站的能耗、改善水力输沙和防止泥沙输送等问题。
在热交换装置中，利用涡旋流动技术可以增加传热效率、减少管道堵塞和提高装置的可靠性。
此外，在气体分离、固体颗粒混合和反应过程中，也可以利用涡旋流动技术来优化流体的分布和混合，提高过程效率。
在航空航天领域，涡旋流动技术也得到了广泛的应用。
比如，在气动力学研究中，利用涡旋流动技术可以模拟飞机翼尖涡的生成和流动过程，从而进一步优化飞行器的设计和性能。
在发动机喷气推进系统中，涡旋流动技术可以提高喷气推力和燃烧效率，降低燃油消耗和环境污染。
总的来说，涡旋流动技术在机械工程中有着广泛的应用前景。
流体动力学中的应用研究的中期报告
流体动力学中的应用研究的中期报告一、研究背景流体动力学作为一门研究流体运动规律的学科，在众多领域中都有着广泛的应用。
从航空航天领域的飞行器设计到水利工程中的水流控制，从生物医学中的血液流动分析到化工领域的流体传输，流体动力学的理论和方法为解决实际问题提供了重要的支撑。
随着科学技术的不断发展，对流体动力学的研究也在不断深入，新的应用场景和需求不断涌现，这使得我们对于流体动力学的应用研究具有重要的现实意义。
二、研究目标与内容本研究旨在深入探讨流体动力学在多个领域的应用，分析其原理、方法和实际效果，并通过实验和模拟手段，为相关领域的技术创新和优化提供理论支持和实践指导。
具体研究内容包括以下几个方面：1、流体在管道中的流动特性研究分析不同管径、流速和流体性质对管道阻力和压力损失的影响。
研究管道中的湍流现象及其控制方法。
2、飞行器机翼周围的流体流动分析模拟不同机翼形状和飞行姿态下的流场分布。
探讨如何通过优化机翼设计来提高飞行器的升力和减小阻力。
3、生物医学中的血液流动模型构建建立人体心血管系统的流体动力学模型。
研究血管病变对血液流动的影响及相关治疗方案的优化。
三、研究进展1、管道流动研究完成了一系列不同管径和流速条件下的实验，获取了大量的实验数据。
通过数值模拟，对实验结果进行了验证和补充，揭示了管道阻力和压力损失与管径、流速之间的定量关系。
初步提出了一种基于湍流抑制的管道流动优化方案，并进行了理论分析。
2、飞行器机翼研究利用计算流体力学（CFD）软件，对多种机翼形状进行了数值模拟。
分析了不同飞行姿态下机翼表面的压力分布和流线特征。
正在进行风洞实验，以进一步验证模拟结果的准确性，并为机翼设计提供更可靠的依据。
3、生物医学研究基于医学影像数据，构建了初步的心血管系统几何模型。
开展了血液流动的数值模拟，研究了正常和病变情况下的血流动力学参数变化。
与医疗机构合作，获取了实际病例的临床数据，用于模型的修正和完善。
四、研究方法1、实验研究搭建了管道流动实验平台，配备了高精度的流量、压力测量仪器。
微型涡流发生器控制增升装置流动分离研究
微 型 涡 流 发 生器 控 制 增 升 装 置 流 动分 离研 究
褚胡 冰 ，张彬乾 ，陈迎春 ， 亚林 李
（． １ 西北工业大学 航空学 院 ， 陕西 西安 ７０７ ； ． １０ ２ ２ 中国商用飞机有限责任公 司 上 海飞机设计研究 院 ， 上海 ２ ０ ３ ） ０ ２２
摘
要 ： 对 大型飞机增升 装置 大偏度状 态 出现 的 流动 分 离问题 ， 用数值模 拟 方 法 ， 究使 用微 型 针 采 研
性 能 的好坏 将 直接 影 响到 飞机 的飞 行性 能 ¨ 。 Ｊ 通 常 ， 决 飞 机 低 速 性 能 要 求 主 要 有 两 种 途 解 径 Ｊ① 加大 机 翼 面 积 ， 这 会 付 出 较 大 的 阻 力 和 ： 但 结 构重 量代 价 ； ②设 计 结 构 更 为复 杂 的多 段 式 增 升 装置 ， 致结 构 重 量增 加 ， 用 可 靠 性 降 低 、 护 费 导 使 维 用 高等 问题 。现 代 飞 机 设 计 多 采 用 后 者 ， 使 四段 促
大型 飞机 由 ：翼 载 大 ， 降 时需 要 很 高 的可 用 于 二 起
升力 ， 因此 ， 对增 升装 置 的依 赖越 来 越强 。增 升装 置
放， 在起降状态 ， 控制襟翼 流动分离 ， 增升 减阻 ；
在巡 航 飞行 状 态 ， 襟 翼 收 回 ， 破 坏 机 翼 巡 航 构 随 不 型 ， 对 机翼 流动 产生 任何 干扰 和 附加 阻力 。 因此 ， 不 是一 种理 想 的提 高增 升装 置效 率 的流动 控制 技术 。 本 文针 对 现 代 大 型 飞机 典 型 增 升构 型 ， 究 微 研 型 涡流发 生器 控 制增 升装 置流 动分 离 的作用 机理 和 控制效 能 ， 并在 二 维 增 升装 置 上 系统 分 析 了微 型 涡 流发 生器 尺寸 、 装 角 、 装 位 置 、 列 方 式 等 参 数 安 安 排
涡流发生器应用发展进展
带来 的 附加 阻力 也 相 应增 加 ， 别 是 在 非 工 作 状 特
态 ， 附 面 层 不 分 离 情 况 下 ， 生 较 大 的 额 外 附 加 即 产 形 状 阻 力 ， 是 由 于 此 原 因 ， 通 涡 流 发 生 器 应 用 正 普
收 稿 日期 ： ０ １ ０ － ９ ２ １ — １ １
・
６ ２ １ ・
武汉理工大学学报（ 通科学与工程版） 交
较大 局 限性 ， 渐 淡 出人们 的视野 ． 逐 亚 附面 层涡 流发 生器 和微 型 涡流发 生 器主要
次被 美 国联 合 飞 机 公 司 的 Ｂ ｎ ｓ和 Ｔａ ｌｒ提 ｍｙ ｅ ｙｅ 出 ， 目前 已广 泛应 用 于航 空 、 体 机 械 、 金 化 到 流 冶 工 、 车 、 舶 等 领 域 ． 流 发 生 器 实 际上 是 以某 汽 船 涡
根据 涡 流发 生器 控 制 附 面层 分 离 情 况 ， 以 可
分为 被动 型 和主 动型 ．
ห้องสมุดไป่ตู้目前 应用 最 为广 泛 的是 固体式 的被 动 型涡流
发生 器． 类 涡流 发生 器安 装 在特定 位 置 ， 对特 此 针
涡 流 发 生 器 按 大 小 分 三 类 ， 普 通 涡 流 发 生 即 器（ ＶＧ） 亚 附 面 层 涡 流 发 生 器 （ Ｂ 、 Ｓ ＶＧ） 微 型 涡 和
第 ３ ５卷 第 ３期 ２１ Ｏ １年 ６月
武汉 理工 大 学学 报 （ 通 科 学与 工程 版 ） 交
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｕ ａ ｉ ｅ ｓ ｔ ｆ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｆＷ ｈ ｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｏ ｃ ｎ ｌ ｇ ｙ
（ ａ ｓ ｏ ｔｔ ｎＳ ｉｎ ｅ＆ Ｅｎ ｉｅｒｎ ） Ｔｒｎ ｐ ｒａｉ ｃｅ ｃ ｏ ｇｎ ｅｉｇ
超声速来流下叶片式微型涡流发生器流动控制研究
超声速来流下叶片式微型涡流发生器流动控制研究王旭东;高峰;徐晨洋;张涵【摘要】不同构型的微型涡流发生器对提高进气道/隔离段性能所产生的效果不同.采用数值模拟方法研究来流马赫数为2.0条件下,五种叶片式微型涡流发生器对流场边界层的流动控制特性.结果表明:带有一定前缘高度的叶片式微型涡流发生器可产生更强的流向涡,总压畸变和马赫数畸变较小,流场出流质量更佳,但同时带来较大的总压损失;微型涡流发生器的前缘厚度对流场性能提升无明显帮助,反而会增大总压损失;无前缘高度的微型涡流发生器能在引入较小总压损失的情况下,使隔离段拥有较强的抗反压能力,同时有效增大壁面摩擦系数,提高边界层对抗分离的能力.【期刊名称】《航空工程进展》【年(卷),期】2016(007)003【总页数】6页(P273-278)【关键词】超声速;隔离段;微型涡流发生器;流动控制;数值仿真【作者】王旭东;高峰;徐晨洋;张涵【作者单位】空军工程大学防空反导学院,西安710051;空军工程大学防空反导学院,西安710051;空军工程大学防空反导学院,西安710051;空军工程大学防空反导学院,西安710051【正文语种】中文【中图分类】V235超声速进气道的性能与进气道内边界层的发展状态直接相关，在粘性作用和高逆压梯度作用下，边界层发展不够饱满且厚度会迅速增加，稳定性变差，容易产生边界层分离现象。
边界层分离可能引起进气道性能退化，严重影响进气道的工作效率[1]。
因此，对边界层流动进行控制有益于提升进气道性能。
国内外已对微型斜坡、微型叶片、开槽、肋片等构型对流动控制的效果进行了研究，证实将构型置于附面层内可以在很大程度上改善进气道性能[2-5]。
在微型涡流发生器(Micro Vortex Generator，简称MVG)对超声速进气道启动性能影响的研究中，M.D.Atkinson[6]采用AVUS求解三维稳态N-S方程的方法，通过对比边界层抽吸和微型斜坡控制下的流场特性参数，得出微型斜坡可增强进气道性能的结论。
工程流体力学中的涡流现象研究
工程流体力学中的涡流现象研究涡流现象是工程流体力学中一个重要的研究课题，涡流的形成与流体流动的不稳定性和能量传递密切相关。
涡流现象的研究有助于我们理解流体流动的特性和现象，并为工程设计和优化提供参考依据。
涡流的形成往往与流体的速度和流动方向变化有关。
在工程流体力学中，涡流的形成可以通过数值模拟、实验观测和理论分析进行研究。
首先，数值模拟方法是研究涡流现象常用的方法之一。
数值模拟基于流体力学原理和计算方法，通过建立数学模型和边界条件，求解流体动力学方程组，得到流体流动的速度和压力分布。
通过数值模拟，我们可以观察和分析涡流的形成、演化和消失过程，同时也可以研究涡流与其他流动特性的相互作用。
其次，实验观测是研究涡流现象不可或缺的手段之一。
实验观测通常基于涡流激发或人工引导的方法，通过实验设备和测量仪器记录流场数据，并分析流体流动的特性。
通过实验观测，我们可以直观地观察涡流现象的特点、规模和演化过程，并对其产生的机制进行深入理解。
此外，理论分析也是研究涡流现象的重要方法之一。
理论分析通过建立各种数学模型、近似和解析方法，研究流体力学方程的特殊情况和边界条件下的解析解或近似解，从而研究涡流的形成、稳定性和消失条件。
理论分析可以帮助我们理解涡流现象的本质，并为设计和优化涡流控制系统提供指导。
涡流现象在许多工程流体力学领域都有重要应用。
例如，在飞行器的气动设计中，涡流现象对于提高升力和减少飞行阻力具有重要意义。
通过合理设计机翼的几何形状和控制表面，可以产生和控制涡流，从而改变飞行器的性能。
此外，涡流现象在水力发电、泵类设备、燃烧系统等工程领域也有广泛应用。
总体而言，工程流体力学中的涡流现象研究对于我们理解流体流动以及工程设计和优化具有重要意义。
通过数值模拟、实验观测和理论分析这些研究方法的综合运用，我们可以深入探究涡流的形成机制、特性和控制方法，为工程领域提供更好的解决方案。
涡流发生器在流体机械流动控制中应用研究进展
涡流发生器在流体机械流动控制中应用研究进展隨着科技的发展，机械设备在人们的日常生活中运用得越来越多。
其中流体机械的运用也较多，流体机械运行中能够很好地被控制主要依靠的是涡流发生器。
文章对涡流发生器在实验测量和数值计算两方面加以研究分析，从而明确涡流发生器的发展方向。
标签：涡流发生器；流动控制；应用研究1 概述社会不断进步和发展使得更多的机械化设备在人们的日常生活中被运用，机械设备的类型很多，其中一种就是流体机械。
流体机械不同于其他机械特点的主要是流动力，这个流动力如果掌握得不好就会发生危险，也就是叶轮和扩压器内流动分离发生失速。
因此，人们逐渐关注对流体机械内流动原理的研究和分析，流体机械流动分离控制技术主要依靠的是涡流发生器，通过分析涡流发生器的控制机理，改善目前流体机械应用的发展前景。
2 涡流发生器在流体机械流动控制的研究分析涡流发生器的参数主要包括：安装位置、射流管、管径和流动方向形成的倾斜角、主流速度和射流速度之间的比值，如果布置的点较多时，涡流发生器的个数和间隔都是需要被考虑进去的。
简单来说，要想流动的控制效果能够达到一个最佳值，每个参数都应该有一个最佳的范围，如果参数超出了该范围，控制效果会大大削弱。
以前向倾斜角为例，如果倾斜的角度超出了范围，射流产生的涡旋会快速穿过边界层，无法产生固定的控制效果，所以目前研究人员的工作重心应该是选择合理的参数，达到最佳的流动控制效果。
主流和喷孔中发出的射流在互相作用的情况下产生了离散的纵向涡，这种涡结构有着高动量，注进分离区时会对周围的流体产生诱导作用，边界层的外高能流体进入边界层内部，然后和其内部的低能流体交换能量。
与此同时，射流产生的诱导涡会造成边界层内流体的能量分布发生改变。
过程中，流动向下游发展，涡开始缓慢耗散，涡量不断变小，有效的范围逐步扩大，这样一定程度抑制或者延缓了流动分离情况的出现。
早在1952年沃利斯就已经提出了涡生成技术，它是被动地控制法引进的，提出的主要目的是推迟湍流边界层激波的分离。
涡流发生器布局方式对翼型失速流动控制效果影响的实验研究
21% C 和
VG3
4
15
20 Case1
27． 5% C
21% C 和
VG4
4
15
20 Case2
27． 5% C
图 2 第一类涡流发生器不同方向 角时升力和阻力曲线的对比
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西北工业大学学报
第 29 卷
远大于 VG1． 1，VG1． 2 和 VG1． 1 大迎角时阻力是相 当的，而 小 迎 角 时 VG1． 2 所 形 成 的 阻 力 略 高 于 VG1． 1，这是由于涡流发生器安装时相邻涡流发生 器对的间距是相同的，改变方向角 相当于改变了此 对涡流发生器对下游的影响面积，则方向角越大时 影响面积也越大，因此 VG1． 3 所形成的阻力会明显 高于 VG1． 1 和 VG1． 2。 2． 2 第二类涡流发生器对翼型失速流动控制的
影响 图 3 给出了在翼型上表面 21% 弦长处安装第 二类涡流发生器时升力和阻力随迎角的变化曲线。 从图中同样可以发现三种不同方向角的涡流发生器 对失速特性都有明显的改善，最大升力系数大幅提 高，从 12°开始升力系数一直维持在 1． 7 附近，而干 净翼则经过 11° 失速迎角后升力急速下降，阻力开 始急速上升，安装涡流发生器后相对干净翼而言阻 力则是显著减小的，这同样是由于涡流发生器所形 成的涡能够对附面层底层补充能量，抑制了分离的 发生。三种方向角中 VG2． 3 所产生的阻力最大，这 是由于其方向角最大，在翼面形成的影响面积最大 从而导致了涡流发生器所附加的阻力最大。
图 1 第三类涡流发生器安装示意图
表 1 第一类涡流发生器安装类型及位置统计
实验类型
涡流发生器几何参数
编号 H / （ mm） L / （ mm） γ / （ °）
微型涡流发生器控制超临界翼型边界层分离实验研究
(下转第 84 页)
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图 7～8 给出 H = 0. 1δ和 0. 8δ的涡流发生器对 翼型 气 动 力 的 影 响 ( 图 中 : CW 表 示 干 净 翼 型 ; 011δ0186 c 表示安装位置在弦长 86 %处的 0. 1δ的涡 流发生器 ;0. 8δ0. 75 c 表示安装位置在弦长 75 %处的 0. 8δ的涡流发生器) 。结果表明 ,安装位置在 0. 86 c 处 011δ的微型涡流发生器比 0. 75 c 处 0. 8δ的大尺 寸涡流发生器减阻效果好 。小迎角 (α≤6°) 时 ,0. 8δ 的涡流发生器起增阻作用 , 只有在 6°< α < 12°时 , 018δ的涡流发生器起减阻作用 ,这和传统涡流发生 器在其它翼型上使用所得结论一致 ;0. 8δ的涡流发 生器在所有实验迎角范围升力都是减小的 ,这与传统 涡流发生器在其它翼型上使用时 ,大迎角增升的结论 相反[1] ;而高度 H = 0. 1δ的微型涡流发生器 ,虽然增 升效果不明显 ,约小于 2 % ,但在 0°≤α≤12°迎角范 围内 ,减阻效果十分明显 ,最大减阻可达 20 % 以上 。 上述涡流发生器对超临界翼型边界层分离的控制作 用与该翼型的边界层弱分离特性有关 。 图 9 为 H = 0. 1δ的梯形涡流发生器在不同弦向
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实 验 流 体 力 学 (2005) 第 19 卷
涡流发生器控制亚音速扩压器中分离流
涡流发生器控制亚音速扩压器中分离流
方良伟;陈晓
【期刊名称】《航空学报》
【年(卷),期】1991(000)010
【总页数】1页(P470)
【作者】方良伟;陈晓
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】V231.3
【相关文献】
1.凹型面埋入式涡流发生器控制分离流 [J], 陈晓;张炬
2.涡流发生器在流体机械流动控制中应用研究进展 [J], 王锋
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涡流发生器在流体机械流动控制中应用研究进展
安 装位 置 、 管径 、 射流 管与 流动 方 向所形成 的前 向 倾斜 角 、 流管 与壁面 所形 成 的侧 向倾 斜 角 、 射 射
１ 前 言
动条 件下 ， 当分 离失 速控 制不 需要 实施 时 ， 只要关 闭喷射 管 就可 以 了 ， 采用 涡流 发 生 器 不会 象 固体 涡流发 生 器那样 产生 附加 的阻力损 失 … 。
从 实验 和数 值模 拟两 个方 面介 绍 了对涡 流发 生 器 流动控 制机 理 的研 究 ， 括 了涡 流发 生 器 在 概
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２０ ０ ７年第 ３ ５卷第 ３期
文章编号 ： １０ －－３９ ２ ０ ） ３ ０ ３ ８ ０ ５ － ２ （０ ７ ０ —０ ３—０ －０
流
体
机
械
３ ３
涡流发生器在流体机械 流动控制 中应 用研究进展
刘小 民 ，党 群， 张 炜 ，席 光
维普资讯
３ ４
ＦＬＵＩ ＭＡＣＨＩ Ｄ ＮＥＲＹ
Ｖｏ． ５， ． ２ ０ １ ３ Ｎｏ ３， ０ ７
流速度 与 主流速 度之 比 ， 如果 布置 多个 ， 还需 要
在 流体机 械 领 域 ， 轮 和 扩压 器 内流 动 分 离 叶 失速 直接 关系 到压 缩机 的运 行安 全 。人们 在对 流 体机 械 内流动 机 理 进行 研 究 的 同时 ， 逐 渐 将 目 也
光转 到对 流体 机 械 内部 流 动控 制 方 面 的 研究 上 。
抑 制湍 流边界 层 流 动 分 离 、 善 流体 机 械 性 能 中 改 的应 用及 其发 展 前 景 ， 后 提 出 了 涡流 发 生 器 流 最
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涡流发生器在流体机械流动控制中应用研究进展
隨着科技的发展，机械设备在人们的日常生活中运用得越来越多。
其中流体机械的运用也较多，流体机械运行中能够很好地被控制主要依靠的是涡流发生器。
文章对涡流发生器在实验测量和数值计算两方面加以研究分析，从而明确涡流发生器的发展方向。
标签：涡流发生器；流动控制；应用研究
1 概述
社会不断进步和发展使得更多的机械化设备在人们的日常生活中被运用，机械设备的类型很多，其中一种就是流体机械。
流体机械不同于其他机械特点的主要是流动力，这个流动力如果掌握得不好就会发生危险，也就是叶轮和扩压器内流动分离发生失速。
因此，人们逐渐关注对流体机械内流动原理的研究和分析，流体机械流动分离控制技术主要依靠的是涡流发生器，通过分析涡流发生器的控制机理，改善目前流体机械应用的发展前景。
2 涡流发生器在流体机械流动控制的研究分析
涡流发生器的参数主要包括：安装位置、射流管、管径和流动方向形成的倾斜角、主流速度和射流速度之间的比值，如果布置的点较多时，涡流发生器的个数和间隔都是需要被考虑进去的。
简单来说，要想流动的控制效果能够达到一个最佳值，每个参数都应该有一个最佳的范围，如果参数超出了该范围，控制效果会大大削弱。
以前向倾斜角为例，如果倾斜的角度超出了范围，射流产生的涡旋会快速穿过边界层，无法产生固定的控制效果，所以目前研究人员的工作重心应该是选择合理的参数，达到最佳的流动控制效果。
主流和喷孔中发出的射流在互相作用的情况下产生了离散的纵向涡，这种涡结构有着高动量，注进分离区时会对周围的流体产生诱导作用，边界层的外高能流体进入边界层内部，然后和其内部的低能流体交换能量。
与此同时，射流产生的诱导涡会造成边界层内流体的能量分布发生改变。
过程中，流动向下游发展，涡开始缓慢耗散，涡量不断变小，有效的范围逐步扩大，这样一定程度抑制或者延缓了流动分离情况的出现。
早在1952年沃利斯就已经提出了涡生成技术，它是被动地控制法引进的，提出的主要目的是推迟湍流边界层激波的分离。
沃利斯还指明如果流动方向和壁面实现了倾斜角的喷射管被合理利用之后，会产生离散型的纵向涡，可以有效控制边界层的分离和流动失速的情况。
最近几遍，计算机、控制和测试技术都在不断地完善，发展势头非常迅猛，在实验和数值模拟这块，涡流发生器在流动的控制机理和应用的潜力也有着明显的增强的趋势。
为了证明理论的正确性，在1990年约翰斯顿和尼西做了低速气流的实验，
较为明显地展现出在抑制或者是消除流动分离中涡流发生器的重要作用。
由于涡流发生器可以产生比较强的纵向涡，所以可以有效减弱甚至消除在紊流区域的流动分流的情况。
如果射流和主流速度的比值大于0.08及以上时，抑制分离的效果会更加的明显。
如果侧向的倾斜角是平角，涡流发生器对流动不会产生影响。
展翼的布置中喷射管会对流动控制产生积极重要的影响作用。
3 问题分析
在实验和数据分析作用下，我们明确地了解到涡流发生器在抑制流动分离这块的积极意义和广阔前景，但是和固体的涡流发生器对比之后发现，射流发生器的研究深度不够。
研究者是通过数据和试验等手段对于流动分离失速控制的应用上有了较大的成果，而在流动控制方面的研究，脉冲射流和合成射流也有了较多收获，但是我们要正确地认识到在涡流的产生和耗散机理上的研究虽然有较大进展，但是还是存在着一些问题，这些问题在实际的应用中主要表现为以下几个方面：
流动分离控制方面涡流发生器潜力的大小，尤其是流动的主动控制的实现问题，热传导和薄膜冷却技术如何应用纵向涡。
失速控制上，如何选择最佳的涡流生成喷射管结构；流动控制中，脉冲射流的涡流生成器的频率和振幅的重要影响。
涡流发生器是一种流动性质的控制策略，减少、抑制流动分离时有着良好的效果，为了保证涡流发生器的流动控制实现有效性，要对流场的内部结构有一个较为细致的了解，并且在设计上能够更好地帮助和指导相关工作的开展。
如果前向倾斜角小于四十五度时，侧向倾斜角在锐角和之间中间的喷管口能够产生较强的涡，但是部分情况下，侧向的倾斜角为六十度时，可以产生更大的旋涡。
分离边界层的纵向深度要有所保证，当倾斜角在三十度以下时，涡生成器的效率最高，最弱的情况是在侧向角小于四十五度，前向倾斜角为直角，流动分离控制所起的作用力是最小的。
实际的工作中，较大多数情况下，喷管孔的直径会远远小于边界层的厚度，区域薄，所以直径尺寸小，但是管子的孔径尺寸的选择并不固定，喷孔最小的情况下可能为最佳的状态。
4 涡流发生器在离心压缩机流动控制中的应用
流动机械的运行主要依靠的是叶轮和扩压器的流动分离作用，当他们分离的
速度失去控制时就会对压缩机的运行构成危险。
因此，人们对流体机械内部的流动控制机理的研究产生了兴趣，在流动机械的控制作用上主要起作用的就是涡流发生器。
涡流发生器的主要作用是在叶轮和扩压器将要发生分离之时从边界层内吹入高动量的流体，这样可以有效地抑制住分离时的速度，从而提高压缩机的工作性能。
早在20世纪的70年代到90年代之间，美国人就对流动机械的控制机理进行了理论方面的研究，研究的方法主要是通过试验和数值研究来进行的，当时所能够进行研究的就是以肋片作为对象，试验流动机械流动控制的机理。
在当今社会，人们对流动机械流动控制机理研究主要是通过涡流发生器来实现的。
通过试验涡流发生器对压缩机性能的控制作用，分析流动控制速度，扩大研究范围。
欧洲国家在此研究上，更倾向于实用性，试图找到更加方便和实用的控制方法。
但就目前而言，在流动机械的流动控制上还处于不成熟的阶段，存在的问题主要是对湍流这样复杂的想象还没有很好地了解，对于湍流的控制还没有相对应的技术支持。
涡流发生器对流体机械流动的控制进行试验分析。
早在20世纪90年代，人们就应用涡流发生器对扩压器内部进行了流动控制实验，对流动控制主要操作了两种方案，其一是稳态固体喷射管，其二是主动反馈流动控制。
都进行了详细的试验分析。
通过试验分析得出的结论是主动反馈流动控制可以降低扩压器内部的瞬间失速的状态，改变不稳定性，而稳态固体喷射管罐对扩压器的压力恢复具有很好的效果。
如果将两种方法联合起来运用将会使得扩压器的性能得到提高。
在2003年，我国研究者也对流动机械流动控制进行了应用的研究，研究的成果合成射流在流动机械上面的运用很好地控制了流动的流速，并且对流体机械性能的提高也具有很大的影响。
对流体机械湍流的研究分析，通过振荡射流改善翼型升力机理，这样方法的应用对分离区内和主流区内的能量交换具有积极作用，但是对压力面不存在影响。
分析了多种涡流发生器在流体机械控制上面的应用情况，国外的一些发达国家在这方面的造诣比较深，我国相对而言还处于一个发展的阶段，很多的技术还存在着问题。
流动控制的研究情况比较复杂，需要长期不懈地努力和科学技术的发展。
目前我国在流动控制研究中，对抑制叶轮机械内流动分离和扩大稳定等方面还没实际展开，仍存在着一些问题需要去探索。
5 结束语
通过上述的研究分析我们了解到，涡流发生器在流动机械的应用中所起到的重要作用。
了解涡流发生器工作的原理，分析目前涡流发生器应用中所存在的问题，以便于明确涡流发生器应用的研究方向。
在对涡流发生器的研究中主要是通过实验和数值模拟的方法进行的，可以充分地掌握涡流发生器的工作状态。
涡流发生器的研究数据还是比较少，继续研究探索涡流发生器的机理，为流动机械能够更加安全稳定的发展提供条件。
参考文献
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