舵面绕流的电磁力控制

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1、硕．1j论文舵面绕流的In磁力控制摘要控制舵在航行器和飞行器的控制中起着重要的作用，研究舵面绕流的流体动力特性有着重要意义。本文基于电磁流体控制的基本理论，通过实验和数值模拟对电磁力作用下的平板舵面绕流问题进行研究。主要包括以下两方面内容。1．控制系统实验装置的研制采用TMS320F2812(DSP芯片)组建控制系统，模拟实际舵面体的动态过程；设计激活板电极电源模块，方便地满足实验需要；用应变传感器搭建测力系统，对电磁力作用下舵面体的流体动力特性进行研究分析。2．舵面绕流的电磁力控制将包覆有电磁激活板的舵面体浸入导电流体中，在流向电磁力作用时，对舵面处于不

2、同固定攻角及不同俯仰运动状态时的绕流流场进行研究，并通过对相应的数值模拟与实验结果的比较，得到舵面绕流的流场结构变化规律：分析测力系统测得的数据，分别对流向电磁力和展向电磁力作用下的舵面动力特性变化过程进行研究。结合相关理论、分析实验数据，得到如下结论：(1)未加电磁力控制时，舵面绕流流体边界层的分离与脱落呈现周期性变化，导致舵面升力和阻力也随之发生周期性的变化。(2)电磁力可以明显改变舵面绕流流体边界层的结构，抑制边界层的分离与消除尾流涡街。控制效果与舵面攻角、电磁力的强度与分布情况以及舵面绕流雷诺数等相关。(3)在层流状态下，流向电磁力的作用对舵面升力

3、和阻力有明显的影响；在湍流状态下，展向电磁力对舵面阻力的影响十分显著。采用间歇作用方式的展向电磁力来控制舵面绕流，在一定的耦合控制参数条件下其减阻效果十分明显。关键词：控制舵，舵面绕流，电磁流体控制，DSP，数值模拟。AbstractInordertoimprovethehydrodynamiccharacteristicoftheflowaroundtherudder,thetechniqueofboundarylayercontrolledbytheLorentzforcehasbeenadopted·BasedonthetheoryofE1ectro

4、magnetichydrodynamics(EMHD)andComputationalfluiddynamics(CFD)．thisarticIehasbeenstudiedtheflowaroundruddercontrolledbyLorentzforcethroughexperimentalandnumericalsimulation．Twoaspectsareincluded·1．DesignoftheexperimentalapparatusofthecontrolSystemTheactualdynamicprocessoftheflowaro

5、undtherudderhavebeensimulatedusingTMS320F2812(DSPchips)controlsystem．Thepowermoduleoftheelectrodeplateandthemeasurementsystemaredesignedtoaccomplishtheexperiments·2．ThecontrolofflowaroundrudderbytheLorentzforceThestmctureoftheflowboundarylayermaybemodifiedbythestreamwiseLorentzfor

6、cewhichdeservetoresearch，especiallyfordifferentattackanglesandmovementconditionsof也erudd既Comparedwithnumericalsimulation，thehydrodynamiccharacteristicsoftheruddercailberesearchedbydatameasuredintheexperiments·Combinedcorrelativetheoryandexperimentalresults，thefollowingconclusionsh

7、avebeenmade．(1)Ithasbeenshownthattheflowfieldaroundtheruddervaryperiodicallywhentheelectroma卿eticactuatorisnotworking，andtheliftanddragforcevarywiththeflowfield·(2)TheboundarylayerstructuremaybeimprovedbytheLorentzforceandtheboundarylayerseparationmaybesuppressedobviously．Thecontr

8、oleffectoftheLorentzforceonthebou