针对一种无源双脉冲射流的机理研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:yxhetao
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随着高性能航空发动机需求凸显,高负荷压气机的研制势在必行,内流的非定常分离影响高负荷压气机的性能,严重的甚至威胁压气机整机工作稳定性。目前主动流动控制的研究依然无法明确阐释非定常流动控制机理,主动控制方法对于流动分离的控制效果有待提高,激励器难以广泛的适用于压气机各工况。本文以无源双脉冲射流为研究对象,数值模拟研究控制规律,通过FFT-POD方法分析流场控制机理,并在平面叶栅中作以验证。主要工作及结论如下:1、在分离点附近区域沿流向分布两个射流孔,将单射流流量等分于双脉冲射流实现非定常数值模拟,对比单、双脉冲射流控制效果,通过涡量云图、流量波动特性、相关系数分析等获得双脉冲射流有效的控制机理。2、对主要影响双脉冲射流控制效果的激励频率、相位差进行规律研究,获得了折合频率为1、相位差为0时控制效果最优的结论,同时通过局部区域波干涉解释相位差变化规律的机理,并作以验证。3、发展FFT-POD方法分析非定常流场各尺度涡系结构运动规律,获得了各阶时间模态系数主频近似线性增大的结论,同时指出非定常激励促使流场绝大部分能量处于共振状态,主要为第1阶模态代表的平均流和第2、3阶模态代表的大尺度涡系结构,指出共振能量在向小尺度涡系结构传递中存在衰减,共振无法主导所有涡系结构的变化规律。4、通过能量谱差的概念指出,非定常激励促使流场中广泛存在的流体微元的旋转运动获得加强,流场的平直流运动减弱,此为非定常激励扰动流场促使能量交换引起,同时更多动能集中在大尺度涡系结构。5、双脉冲射流对平面叶栅的控制效果规律与对扩压通道的相近,其规律及流场分析分别验证了双脉冲射流控制流场分离的有效性和参数规律解释的合理性,此外,部分结果验证双脉冲射流削弱控制效果对于射流速度的依赖。
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