纳秒等离子体激励控制翼型流动分离机理研究.pdf

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1、第5卷第1期航空工程进展V01．5No．12014年2月ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGFeb．2014文章编号：1674—8190(2014)01～025—08纳秒等离子体激励控制翼型流动分离机理研究郝琳召，张彬乾，陈真利(西北工业大学航空学院，西安710072)摘要：为研究纳秒介质阻挡放电(NSDBD)等离子体控制翼型流动分离的物理机理，采用已建立的NSDBD唯象学模型耦合非定常Navier-Stokes方程模拟纳秒等离子体对流场的作用。使用非定常雷诺平均Navier-Stok

2、es方程(URANS)和大涡模拟(LES)两种求解方法，研究纳秒等离子体激励对NACA0015翼型流动分离控制。结果表明：NSDBD等离子体激励促使边界层提前转捩，转捩对控制流动分离起重要作用；NSDBD激励开始时在翼型前缘形成展向涡，展向涡促使分离剪切层失稳并最终进入尾迹，展向涡贴近壁面运动，将外区的高能气流带入近壁区，使上翼面流场结构发生变化，然后翼型前缘流动提前转捩促使流动经过一个小层流分离泡后发生湍流再附，最终在上翼面形成稳定的附着流动。关键词：等离子体；纳秒介质阻挡放电；流动分离；流动控制；数值模拟中图分类号：V211．3文

3、献标识码：AInvestigationonMechanismsofSeparationControloveranAirfoilUsingNanosecondPulsedPlasmaActuatorHaoLinzhao，ZhangBinqian，ChenZhenli(SchoolofAeronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：Tofigureoutthemechanismsofseparationcontroloveranairfo

4、ilusingnanosecondpulsedplasmaac—tuator，aconstructedone-zoneinhomogeneousphenomenologicalmodelofNanosecondDielectricBarrierDis—charge(NSDBD)iscoupledwiththeunsteadyNavier—Stokesequationstosimulatetheeffectsofnanosecondplasmaactuationonflowfield．Theseparation—controlmecha

5、nismsoverNACA0015areinvestigatedbyusingUnsteadyReynolds—AveragedNavier-Stokesequations(URANS)andLarge—EddySimulation(LES)．Itisfoundthatthetransitionfromlaminartoturbulencecanbepromotedbyplasmaactuation．andthatflowtransitionactsasanimportantfactorintheflow—separationcont

6、r01．Atthebeginingoftheactuation，eachactuationcanpro—duceaspanwisevortexaroundtheseparationpointneartheleadingedge．Thespanwisevorticesmakethesepa—ratedfree—shearlayerunstableandsheddingaway，movedownstreamalongtheupperwall．andbringouterflowwithhighkineticenergyintothenear

7、wallregiontochangetheflowstructuresovertheairfoil．Then，theflowaroundtheleadingedgeoftheairfoilreattachafterencounteringaseparationbubblebecauseoftheearliertransi—tion．Atlast，theflowontheuppersurfaceoftheairfoilbecomefullyattached．Keywords：plasma；nanosecondpulseddielectr

8、icbarrierdischarge；flowseparation；flowcontrol：ntlmerica】simlllation0引言介质阻挡放电(DielectricBarrierDischarge，收稿日期：2