低雷诺数下机翼气动力迟滞环及其控制特性研究

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低雷诺数流动在涡轮叶片、风力机、低速飞行器,高空长航时无人机等方面都有着广泛的应用。低雷诺数下机翼气动性能恶化在机翼失速迎角附近会产生静态迟滞现象,出现气动力迟滞环。对NACA633-421机翼模型进行了针对气动力迟滞环的研究。实验雷诺数Re=1.24E5条件下机翼在迎角7°~12°和20°~25°出现了两个气动力迟滞环,层流分离泡无法抵抗逆压梯度破裂消失是导致失速发生的主要原因,回程时机翼在失速迎角下无法形成层流分离泡结构以稳定上翼面流动是机翼出现静态迟滞的原因。探究了机翼前缘控制缝对机翼气动力迟滞环的影响。在实验雷诺数Re=1.24E5条件下,机翼前缘布置被动控制缝后中小迎角下的气动力迟滞环消除,被动控制促进了边界层转捩,增加了气流边界层能量,使层流分离泡在机翼迎角为12°时依然可以稳定存在。但是大迎角迟滞现象依然存在,失速迎角与再附迎角推迟,迟滞区域略有增大。存在前缘控制缝后前缘层流分离泡缩小是失速迎角和再附迎角增大的原因。应用热线探针技术和粒子图像测速技术,对合成射流激励器出口流场特性进行了实验研究,并将合成射流技术应用于低雷诺机翼气动力迟滞环的主动流动控制,在低雷诺数来流条件下(Re=1.24E5),消除了21°~27°区域迟滞环。
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