基于离散协同射流的翼型增升减阻方法

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1、第４４卷第２期航空计算技术Ｖｏｌ．４４Ｎｏ．２２０１４年３月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＭａｒ．２０１４基于离散协同射流的翼型增升减阻方法宋超，杨旭东，朱敏（西北工业大学翼型叶栅国家重点实验室，陕西西安７１００７２）摘要：协同射流是一种近壁面流动的高效、低能耗主动控制技术。重点开展了一种应用离散协同射流的二维翼型增升减阻效应的数值模拟研究，分析了离散协同射流的堵塞度和喷口密集度等关键参数对流场结构、气动特性、功率消耗及能量利用率的影响效应与作用规律。在施加离散协同射流措施后，能够使翼型近壁面空间流场更有效

2、地产生较强的相干涡结构，使得射流与主流及边界层充分混合，可显著提高同等迎角下的升力系数、明显减小阻力系数，最大升力系数提高近１５０％，失速攻角推迟约５°。研究表明：离散协同射流是一种显著提高翼型性能的高效流动控制方法。关键词：流动控制；离散协同射流；增升减阻；数值模拟中图分类号：Ｖ２１１　　　文献标识码：Ａ文章编号：１６７１桘６５４Ｘ（２０１４）０２桘００４６桘０４DiscreteCo桘FlowJetTechnologyforAirfoilLiftEnhancementandDragReductionＳＯＮＧＣｈａｏ，ＹＡＮＧＸｕ桘ｄｏ

3、ｎｇ，ＺＨＵＭｉｎ（NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonAerodynamicDesignandResearch，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi′an７１００７２，China）Abstract：Ｃｏ桘ＦｌｏｗＪｅｔ（ＣＦＪ）ｉｓａｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｌｏｗｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｆｌｏｗｃｏｎｔｒｏｌｕｓｅｄｎｅａｒｗａｌｌ．Ｔｈｅｗｏｒｋｄｅａｌｓｍａｉｎｌｙｗｉｔｈｌｉｆｔｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ

4、ａｎｄｄｒａｇｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆａｉｒｆｏｉｌｕｓｉｎｇｄｉｓｃｒｅｔｅＣＦＪ（ＤＣＦＪ）ｂｙｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｆｏｒｋｅｙｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｓｕｃｈａｓｏｂｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｎｕｍｂｅｒｏｆｊｅｔｓ，ａｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｆｏｒｔｈｅｆｌｏｗｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｅｎｅｒｇｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｒｅ-ｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔａＤＣＦＪａｉｒｆｏｉｌｗｉｌｌｇｅｎｅｒａｔｅｂｏｔｈｓｔｒ

5、ｅａｍｗｉｓｅａｎｄｓｐａｎｗｉｓｅｖｏｒｔｅｘｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｔｏｍｉｘｔｈｅｈｉｇｈｓｐｅｅｄｊｅｔｗｉｔｈｍａｉｎｆｌｏｗａｎｄｂｏｕｎｄａｒｙｌａｙｅｒｔｈｏｒｏｕｇｈｌｙ．ＡｉｒｆｏｉｌｕｓｉｎｇＤＣＦＪｃａｎｉｎｃｒｅａｓｅｌｉｆｔａｔｔｈｅｓａｍｅａｎｇｌｅｏｆａｔｔａｃｋ，ｒｅｄｕｃｅａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｄｒａｇｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ，ａｃｈｉｅｖｅｕｐｔｏａ１５０％ｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｍａｘｉｍｕｍｌｉｆｔａｎｄｄｅｌａｙａｂｏｕｔ５°ｏｆｔｈｅａｎｇｌｅｏｆｓｔａｌｌ．Ｔｈｅｓｔｕｄｙｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈ

6、ａｔＤＣＦＪｉｓａｖｅｒｙｅｆｆｅｃｔｉｖｅａｎｄｌｏｗｅｎｅｒ-ｇｙｅｘｐｅｎｄｉｔｕｒｅｆｌｏｗｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒａｉｒｆｏｉｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ．Keywords：ｆｌｏｗｃｏｎｔｒｏｌ；ｄｉｓｃｒｅｔｅｃｏ桘ｆｌｏｗｊｅｔ；ｌｉｆｔｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔａｎｄｄｒａｇｒｅｄｕｃｔｉｏｎ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ引言［４－７］距离。流动控制是最有希望突破传统空气动力学设计方近几年国外学者提出了一种流动控制新概念———［１］［８－１２］法限制，带来飞行器性能大幅提升的一种

7、技术。为协同射流（Ｃｏ桘ＦｌｏｗＪｅｔ，ＣＦＪ）控制技术。该技术提升飞行器升力或抑制流动分离，缝翼、襟翼、涡流发提出在翼型内部放置驱动气泵，上表面前缘附近开口生器、边界层吹／吸气等流动控制技术已经被广泛应进行吹气，后缘开口进行吸气，且保持吸气量和吹气量用。合成射流与等离子体流动控制是流动控制领域近相等。传统的吹吸气控制方法，气源来自于发动机引［２－３］［３］年来热门活跃的控制技术。合成射流在流动分离气，会带来发动机推力和效率的损失。协同射流技及气动力控制、射流矢量控制等方面应用潜力都十分术独特的控制机理，使得气流能够循环利用，实现了对巨

8、大；等离子体在控制流动分离、附面层控制、电动流流动低能耗的、高效的控制。协同射流技术具有以下体力学流动加速等方面具有广阔的应用前景。但两者特点：１）较强的抑制流动分离，显著提高升力系数；２）都处于理论研究和