【摘 要】
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流动控制技术是空气动力学的一个重要分支,能显著改善飞行器的气动性能。随着控制器件、材料科学、实验手段的进步,各种控制方式不断涌现。本文采用数值模拟的手段,结合气动
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流动控制技术是空气动力学的一个重要分支,能显著改善飞行器的气动性能。随着控制器件、材料科学、实验手段的进步,各种控制方式不断涌现。本文采用数值模拟的手段,结合气动原理和实际情况,以压电薄膜或MEMS为背景,模拟了一种主动的流动控制方式,即机翼上表面高频振动对亚音速巡航下机翼的减阻作用。本文分析了振幅、振动频率和振动区域对减阻效果的影响,在来流迎角较小的情况下达到了亚音速下减小压差阻力的效果,并且能使边界层内的剪切层速度型饱满,所以这是一种对边界层的控制。目前国际上对这种控制方式的研究主要是实验方面的研究,而且仅限于对不可压流动的控制,本文通过计算手段模拟了这种主动的流动控制方式在亚音速流动控制中的优势和局限性,为这种控制方式应用于实际打下了基础。本文具体的研究工作包括以下几个方面:(1)采用有限体积法格心格式对非定常Navier-Stokes方程进行了数值离散;(2)采用Spalart-Allmaras一方程湍流模型的雷诺平均方法,模拟了圆柱的非定常流动和三维直机翼的定常流动,并实现了程序的并行化;(3)对应用的流动控制方式进行了不可压流动控制的验证和亚音速流动控制的计算,采用弹簧准则的动弹网格方法模拟了物面的振动过程,并实现了非结构网格下物面点的准确定位;(4)分析了不同控制条件下的减阻效果,给出了亚音速下的控制方案。
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