长期以来,流动控制技术及其在射流矢量中的应用一直是航空领域研究的热点。上世纪九十年代出现的自耦合射流技术及其在主动流控制中的应用吸引了众多研究人员的关注。本文以实验为主辅以数值模拟相结合的方式,对自耦合射流及其对主射流的矢量偏转进行了较为细致的研究。本文采用热线风速仪与结合相位锁定技术的PIV粒子影像速度仪,详细测量了压电型自耦合射流及6种出口面积相同但出口形状各异的活塞型自耦合射流。实验表明,激励信号频率对自耦合射流有很大影响,压电作动器存在两个谐振频率,使得自耦合射流的流速及动量较大,且高阶谐振频率效果更好。对激励信号波形比较后发现,相同输入电压下方波信号产生的射流最强。与定常二维平面射流相比,时均流场的自耦合射流半宽及扩张半角均较大,其稳定发展段的中心线流速沿程衰减速率更快,沿流向方向速度的横向剖面也具有自模化特性。为考核出口形状对自耦合射流性能的影响,研究了面积相同5种长宽比的矩形与圆孔型活塞型自耦合射流。实验表明,随着矩形出口缝长宽比的增加,自耦合射流的冲程长度L0与平均出口流速U0逐步下降,这是因为长宽比增加后出口浸润面积也随之上升,相应的湿周长增长,这使得出口处摩擦力加大。同时射流边界应力也随长宽比增加而上升,射流在向下游发展的过程中,为了获得更稳定的流动结构,迅速向圆形截面转变,使得出口涡对很快分裂,涡量也相应下降。考虑到活塞型作动器在一个周期内腔体积变化显著,因此将振动源简化代以速度进口边界条件方式已不再适合。本文中采用FLUENT软件的动网格技术,根据活塞运动规律编写相应的自定义函数,将腔体、出口孔及外场作为单连通域对圆孔型自耦合射流进行计算。通过与PIV实验相比较,发现数值模拟的瞬时速度场,出口平面中心速度及时均流场中心线速度变化规律与实验一致,从而确定了数值模拟的可行性。对压电作动器垂直与平行于主射流的两种空间布局的研究表明,当作动器功率一定时,平行布局方式对主射流矢量偏转的效果更好。在本实验条件下,使速度5.5m/s左右的主射流产生了最大约45度的矢量偏转,这是因为垂直空间布局仅利用自耦合射流的动量,而平行布局方式则充分利用了作动器出口缝附近低压区的吸引及涡对在向下游迁移过程中对主射流的卷吸。两种布局方式的数值模拟进一步揭示了流动的细节。垂直布局模拟结果表明,由于作动器出口平面上的Coanda效应与出口处卷吸效应相结合,使主射流向作动器一侧偏转;而平行布局模拟显示,高差的存在使得驻点进一步向下游迁移,作动器出口平面压力进一步下降,从而加强了卷吸作用;如果主射流与作动器之间间距过大时,形成的回流区会削弱作动器对主射流的卷吸,从而验证了平行布局方式存在最佳间距。为进一步研究自耦合射流与主射流相互垂直作用的机理,本文采用功率较大的活塞型自耦合射流垂直作用于主射流,借助PIV相位锁定技术,拍摄了自耦合射流与主射流相互作用的瞬时流场结构。实验发现,瞬时流场中出现类似于“点源”的区域,并将流场划分为受偏转的区域及未受扰动的区域。对不同高差及间距的多种空间布局研究发现,当主射流流速一定时,存在最佳空间布局使主射流矢量偏转角度最大。由于仅喷射半周期内形成的自耦合射流能对主射流产生有效矢量偏转,使得时均流场呈两侧速度高,中间速度低的结构,且低速区呈三角形。随着主射流流速的增大,时均流场中三角形区域最终消失。在多种空间布局实验的基础上,论文对自耦合射流与主射流的动量进行了比较分析,发现当自耦合射流的动量与主射流动量在同一数量级时才能使主射流产生较为明显的矢量偏转。