合成双射流控制NACA0015翼型大攻角流动分离试验研究

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaMar．252016Vol37No．3817．825ISSN1000—6893ON11—1929／Vhttp：Hhkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．ca合成双射流控制NACA0015翼型大攻角流动分离试验研究李玉杰1，罗振兵1’*，邓雄1，孙健2，沈铮31．国防科学技术大学航天科学与工程学院，长沙4100732．中航工业空气动力研究院，哈尔滨1500003．92853部队，葫芦岛125109摘要：设计

2、了一种卧式合成双射流激励器(DsJA)，并对其在翼展中段控制NACA0015翼型大攻角流动完全分离进行试验研究，分析了合成双射流激励器两射流出口位置及射流能量对控制机翼流动分离的影响规律。结果表明：合成双射流激励器对机翼大攻角流动分离具有很强的控制能力，可显著提高机翼流动分离攻角；合成双射流激励器两射流出口相对分离点的位置是影响控制效果的重要参数；合成双射流激励器两出口任一出口位于分离点之前，且越靠近分离点，其对边界层分离的控制效果越好，并且当分离点位于合成双射流激励器两出口之间，且离第一出口位置较近

3、时，合成双射流“接力”控制机翼分离的效果更加明显；与合成射流“单射流”相比，合成双射流“两射流”对分离点位置的有效控制区域明显增大。此外，提高合成双射流激励器的射流能量，其控制机翼流动分离的能力提高。关键词：合成双射流激励器；NACA0015翼型；流动分离控制；分离点；PlV中图分类号：V21l；0358文献标识码：A文章编号：1000—6893(2016)03—0817-09机翼是飞机的重要气动升力来源，在较大攻角下会出现翼面流动分离现象，将直接导致飞行器升力不足，甚至发生失速，同时还会带来阻力增大

4、、机身振动、舵效下降等一系列问题。因此长期以来，人们一直在积极寻求有效控制机翼流动分离的方法。以旋涡发生器为代表的被动控制手段虽能在设计工况下起到有利效果，但当工况改变时，其控制效率下降，甚至产生负效果；此外，被动式旋涡发生器在巡航状态下产生的废阻也是一个难以避免的问题。而主动控制手段通过“主动”的能量注入和调节，可针对飞行器不同飞行状态进行最优化控制，达到推迟分离、增升减阻的目的，因此越来越受到业内的重视。合成射流又称零质量射流，是一种新型主动流动控制技术，具有无需气源、能量可控、结构紧凑等优点。合

5、成射流技术可以追溯至20世纪六七十年代的声学整流现象[1]。国内南京航空航天大学的明晓在20世纪80年代成功将声学整流应用于圆柱的分离流控制。20世纪90年代，佐治亚理工学院的Glezer等发明了压电式合成射流激励器[2-3]，射流能量水平显著提高(射流速度可达几十米每秒甚至上百米每秒)，使其具有很强的流场控制能力。随后，合成射流流动控制技术引起了广泛关注和大量研究，迅速成为流体力学界收稿日期：2015—04—10；退修日期：2015—05．12；录用日期：2015—06—15；网络出版时问：2015

6、．06．1615：59网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．1929．V．20150616．1559．001．html基金项目：国家自然科学基金(11002161，11372349)；全国优秀博士学位论文作者专项资金(201058)；航空科学基金(20121288002)；国防科学技术大学杰出青年基金(2013-CT-01)*通讯作者．Tel．：0731—84573099E-mail：luozhenbing@163．COrn引搠格式i李玉杰．罗振兵．邓雄．等．合成双射流

7、控钢NACA0015翼型大攻角流动分离试验研究!JI．航空学报，2016。37(3)：817-825．LIYJ，LUOZB，DENGX，eta1．Experimentalinvestigation017flowseparationcontrolofstalledNACA0015airfoilusin口a¨一alsyntheticjetactuator!J]．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica．2016．37(3)：817．825÷航空学报的研究热点nr8]，合成射流

8、在分离流动控制、推迟机翼失速攻角方向显示出巨大的应用潜力[9-16]。2006年国防科学技术大学在合成射流激励器基础上发明了合成双射流激励器(DSJA)[173，合成双射流激励器由2个腔体和2个出口共享一个振动膜构成。合成双射流激励器除了具有合成射流激励器的特点外，还具有能量效率和射流频率倍增的特点[1819]。随后，国防科学技术大学开展了合成双射流控制机翼流动分离数值模拟研究[2“21]，结果显示：合成双射流与合成射流相比，双射流可以起到“接力”控制的