【摘 要】
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流体推力矢量技术是目前主动流动控制中的热点问题,其中基于Coanda效应的无源流体推力矢量技术的研究工作得到了广泛关注。研究中发现射流在偏转过程中存在迟滞、突跳以及非线性等现象。为了探究射流偏转过程中流场分布对以上现象的影响规律以及流动机理,本文通过喷管宽高比这一结构参数的变化,设计了不同宽高比的无源流体推力矢量喷管,对不同宽高比构型下射流偏转过程中的三维流动效应影响进行风洞试验和数值模拟研究。首
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流体推力矢量技术是目前主动流动控制中的热点问题,其中基于Coanda效应的无源流体推力矢量技术的研究工作得到了广泛关注。研究中发现射流在偏转过程中存在迟滞、突跳以及非线性等现象。为了探究射流偏转过程中流场分布对以上现象的影响规律以及流动机理,本文通过喷管宽高比这一结构参数的变化,设计了不同宽高比的无源流体推力矢量喷管,对不同宽高比构型下射流偏转过程中的三维流动效应影响进行风洞试验和数值模拟研究。首先研究了不同宽高比构型下不同截面射流偏转的流场特性,研究发现不同截面处射流从中立到附壁的偏转响应特性受到宽高比大小的影响,呈现不一致性;同时根据油流流动显示的结果分析发现在小宽高比构型下分离线的曲率大,大宽高情况下的分离线曲率小。其次针对流场变化的敏感区域进行稳态压力测量与动态压力采集,获取不同宽高比沿展向和流向的压力分布规律。研究结果表明附壁射流分为分离区和再附区,分离区内存在角涡流动结构的旋涡作用区。宽高比越小,射流沿展向受到三维效应的影响越明显,压力的分布的差异性越大,随着宽高比的增大,射流沿展向的三维效应的影响越弱,射流沿展向的偏转一致性越强。最后通过数值模拟方法研究了不同宽高比情况下压力分布、流场特性分布以及流动矢量角变化规律。研究结果表明在小宽高比构型下,沿着展向射流偏转不一致;在大宽高比构型下,沿着展向的射流偏转呈现一致性。
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