基于等离子体激励的翼型动态失速控制

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动态失速能明显延迟气流分离现象的发生,增大失速迎角,使其在超过静态失速迎角后,仍具有较高气动特性,但同时该现象也会导致升力陡降、阻力陡增乃至颤振等问题。为了更好地利用动态失速,改善飞行器气动特性,本文针对等离子体流动控制技术应用于动态失速控制进行了相关详细研究。论文首先介绍了动态失速现象及等离子体流动控制技术的基本知识,基于国内外关于动态失速控制方法及等离子体作用机理方面的研究,分析了等离子体应用于动态失速控制上的有效性,参考了国内外关于等离子体应用于动态失速控制方面的研究进展,并进行了相关实验方案设计。接着,以NACA0012翼型为研究对象,通过动态测压及PIV测量技术探究该翼型在俯仰、浮沉及二自由度耦合运动情况下动态失速的气动特性和流场结构,并在此基础上研究了减缩频率、相位差等不同运动参数对翼型动态失速发展的影响。然后,通过布置前缘AC-DBD等离子体激励器对动态失速进行相关控制并分析其控制机理,同时进一步研究了如减缩频率、激励频率等不同运动参数及激励器设置参数对等离子体激励控制效果的影响。最后,通过数值仿真对实验无法达到的俯仰运动下较高运动频率的翼型动态失速等离子体控制进行仿真计算,详细分析了较高运动频率情况下开启激励器前后翼型上表面流场结构的发展和变化,并探究俯仰运动频率及激励强度对等离子体控制效果的影响,对实验结论进行补充和完善,同时为今后优化激励器设计、提高控制效果提供数据基础。
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