流动控制

摘要： 层流控制、复合材料、全电驱动等创新性航空技术的应用给传统防/除冰方法带来了新的挑战。基于高电压驱动的表面介质阻挡放电等离子体激励新概念防/除冰方法因其没有复杂的机械构造和潜在的气动耗损,从而有潜力成为下一代飞行器采用的防/除冰方法。该综述从飞行过程中的结冰与防/除冰研究、等离子体空气动力与热激励特性研究、等离子体激励防/除冰研究等三个方面,对等离子体防/除冰方法的研究现状和发展趋势进行了分析,指出等离子体防/除冰研究的关键科学问题主要包括:1)以等离子体空气动力与热激励为主要因素的多物理场耦合机制;2)等离子体激励下多物理场非平衡相变演化规律与防/除冰机理。上述科学问题的研究包含了等离子体物理特性、流动控制机理、结冰机理、防/除冰规律等众多流体力学前沿方向,等离子体防/除冰研究的难点在于涉及多物理场耦合和多时间尺度,因此,相应的数值模拟方法与实验观测技术成为解决上述科学问题的关键突破点。探索等离子体激励防/除冰机制以及解决面向工程应用的技术问题,是下一步需要聚焦的研究方向。

摘要： 为了揭示介质阻挡放电等离子体激励流场作用效果对流动状态的依赖性,设计了由八组表面介质阻挡放电等离子体激励器(AC-SDBD)组成的阵列式激励器,在来流风速20~80 m/s工况下,研究了其对近壁区流动的影响。实验结果表明:施加激励的瞬间,阵列式AC-SDBD使得近壁区速度明显增大,随着时间的推移,近壁区速度有所下降,最后趋于稳定;当流动状态稳定后,激励沿流向和法向的影响范围分别达到了激励器下游170 mm和距离壁面10 mm位置,且激励后近壁区速度分布规律与流向距离和距壁面高度均有关;来流速度较低时,激励使得稳定后的近壁区速度增大,但当来流速度增大到一定数值时,施加激励后近壁区速度有所减小。

摘要： 采用阻尼网数值模型和改进的延迟脱落涡(IDDES)湍流模拟方法,计算了阻尼网用于控制圆柱流动和噪声的场景,研究了阻尼网的控制机理和规律。计算中,阻尼网呈圆弧形,放置于圆柱之前,探索了不同开孔率的影响。阻尼网能够通过影响圆柱的分离区和涡脱特性来影响振动和噪声辐射。开孔率为0.55时,阻尼网可以消除由圆柱涡脱引起的主导频率振动,极大降低下游尾迹区的湍流脉动,无量纲湍动能最大值从0.19降到0.09。在远场噪声方面,该阻尼网能在90°方向降低总声压级3.5 dB。

摘要： 利用基于纳米示踪的平面激光散射(nano-tracer-based planar laser scattering,NPLS)技术研究了Ramp-VG阵列对超声速混合层流场的控制效果.对流Mach数Ma_(c)=0.17.通过比较无控和控制状态下的混合层NPLS图像,发现控制状态下混合层流动速度提高了5%~15%,K-H不稳定涡的平均波长减小了5%~30%,y_(1/2)处(ramp尖端)的层流段长度增加了12.8%.结合分形理论,分析了超声速混合层中的流动发展过程,发现引入控制后混合层的分形维数数值明显改变,y_(0)处(ramp凹槽)的分形维数幅值增加,y_(1/2)处的分形维数幅值减小.实验结果证明Ramp-VG阵列能够改善超声速混合层的能量分布,达到延迟转捩、改变掺混强度、提高流动速度和减小涡结构各向异性等目的.

摘要： 为研究基于均布式多孔表面吹气对索结构尾流的控制效果,进行了一系列的风洞试验.通过粒子图像测速(PIV)系统对雷诺数Re为1.0×10^(4)的无控和控制工况的索结构尾流场进行了测量,分析了尾流的瞬时和时均流动特性,并利用本征正交分解(POD)和动态模态分解(DMD)对降阶后的模态特性进行了分析和对比.在吹气控制中,控制参数为无量纲的等效吹气系数C_(Q).研究结果表明:随着C_(Q)的增加,POD各模态的能量分布趋于一致,流场中的拟序结构尺度趋于均一化,对旋涡脱落起控制作用的第1、2阶模态受到抑制;尾流中旋涡脱落频率被改变,分离的剪切层间的相互作用得到削弱;多个DMD模态特征值被改变,模态幅值的频域分布发生偏移;尾流中回流区的尺度变大,湍动能和雷诺应力得到显著削弱.

摘要： 采用数值模拟的方法对比研究了定常、方波脉冲、正弦脉冲这3种喷流对Ma=2流动激波/边界层干扰的控制效果,分析了不同喷流方式对受控流动流场结构、压力分布的影响.结果表明,不同喷流方式都能够实现对受控流动的有效控制,可以增大激波距离,减弱激波强度,减小激波发生器壁面压力.在控制效果方面,定常喷流效果最佳,方波脉冲喷流效果次之,但定常喷流所需要的质量流量也最大,方波脉冲质量流量次之.3种喷流的控制效果与所需质量流量的关系表明,控制收益的增加随着质量流率的增大而减小.

摘要： 以大弯角静子叶型叶栅为对象,构造多种端壁吸气方案。引入密流比分布差作为衡量叶中截面流动二维性的新指标,在0.7马赫数下采用数值模拟方法研究吸气方案对平面叶栅叶中截面流动二维性的影响规律。研究结果表明:不同端壁吸气方案吸气使叶中截面总密流比为1时,叶片表面等熵马赫数分布与二维流动相差很小,但不同方案密流比分布与二维流动差异较大;端壁弦向槽位于叶片尾缘处,可有效控制角区分离,进而有效控制叶中截面密流比,并且达到较小密流比分布差。这种吸气方案可实现叶中截面流动与二维流动较好的一致性。

摘要： 为了对合成射流控制边界层流动进行有效探索,并证实合成射流有望应用于工业相关流动,基于RANS方法,针对合成射流(阵列)用于NACA0012平直机翼减阻控制开展了数值计算研究。通过在亚声速机翼开展合成射流的数值模拟研究,对比分析了安装位置、合成射流出口频率以及雷诺数等关键参数对控制效果的影响,结果表明,合适的、有效的合成射流控制措施能相对有效地控制边界层的流动特性,起到减小零升阻力的目的,且对流场空间结构影响较小,同时,提出了具体的实践建议。

摘要： 该文综合利用实验及数值模拟方法细致研究了悬臂式沟槽叶顶间隙泄漏涡(tip-leakage vortex, TLV)空化抑制器的悬臂凸出方向对抑制TLV空化效果的影响,并对其原因进行了深入讨论。研究表明:相比于原始水翼叶顶处的TLV空化,无论悬臂凸出方向指向水翼的吸力面还是压力面,悬臂式沟槽TLV空化抑制器在各个间隙大小下均能产生显著的抑制效果。相对而言,当所采用的悬臂凸出方向为压力面时,该装置对TLV空化的抑制效果更为显著,且可更有效地抑制TLV空化体积脉动。测量结果表明:悬臂凸出方向对水翼升、阻力系数影响均很小。数值结果则进一步表明:当采用悬臂凸出方向为指向压力面时,悬臂式沟槽TLV空化抑制器能更好地抑制流体从压力面流向吸力面,干扰TLV的生长,进而可以更加有效地抑制TLV空化的发展。

摘要： 针对双脉冲射流流动控制机理不明的问题,建立了双激励受迫Van der Pol理论模型,用于指导双脉冲射流流动控制参数选取及揭示其流动控制机理。该理论模型基于弱非线性稳定性理论,通过对不同参数下模型方程的求解,将理论模型与典型分离流场中双脉冲射流的数值模拟进行对比研究,发现该理论模型与数值模拟结果在频率、相位等特性上相吻合,验证了该模型的有效性。其中,理论模型和数值模拟结果均表明:双脉冲射流在折合频率都为1且同相位时控制效果最好。进一步的分析表明,脉冲射流依靠流动不稳定性增强主流与分离流间的动量传递以抑制流动分离,邻近双脉冲射流的相位具有相干效果,且双脉冲射流通过预锁频效应产生相比单脉冲射流的控制效果增益。针对双脉冲射流流动控制的机理为脉冲射流器的设计和应用指出了一种可能方向。

摘要： 本文通过计算流体力学方法针对GACC模型脉冲射流和CFJ翼型脉冲联合射流开展流动控制研究,并与同等动量系数下的定常连续射流的翼型流场和升力系数作比较.研究结果表明,低动量系数条件下,在消耗同等质量流率时,GACC翼型脉冲射流的增升效果优于定常射流,矩形波脉冲射流优于正弦波脉冲射流.低动量系数的脉冲联合射流增升效果比定常射流好.在高动量系数的情况下,两种模型的脉冲射流与定常射流的增升效果差别不大.

摘要： 采用所开发的旋翼桨尖涡计算分析程序对旋翼开孔桨尖流动控制技术进行了探索性研究,分别对开孔前后的旋翼桨尖涡流场进行了数值模拟研究,计算得到了比较丰富的流场信息.对比开孔前后旋翼桨尖涡的结构特征发现:在相同桨尖涡尾迹角处,开孔后的旋翼桨尖涡涡核附近的速度峰值减小了30％-50％,涡核半径增大至原来的两倍,旋翼开孔桨尖技术能够有效地减弱旋翼桨尖涡,是一种比较有潜力的桨尖涡流动控制技术.本文的研究工作可为旋翼开孔桨尖流动控制技术的研究与工程应用提供了理论基础与技术参考.

摘要： 激波/附面层干扰问题的三维、强烈非定常特性,对响应快、频带宽、强度大的等离子体流动控制技术有重要需求,是当今等离子体动力学与空气动力学交叉领域的前沿研究热点.鉴于此,从激波/附面层干扰等离子体冲击流动控制创新思路出发,探讨了国内外研究趋势,总结梳理了本团队近年来在激波/附面层干扰等离子体冲击流动控制领域的研究进展,主要包括脉冲放电等离子体激励控制激波/附面层干扰机制的探索,多路放电等离子体激励技术的突破以及阵列式高频等离子体激励的显著控制效果,并指出了未来研究的主要方向.

摘要： 舰船高速航行时,导流罩受到外部来流的激励,会在内部产生强烈的辐射噪声,严重影响声呐的探测性能.以往的研究多是从线型优化、夹芯构造以及材料优选等方面降低导流罩的自噪声,国内还未开展以流动控制技术来降低导流罩自噪声方面的研究.

摘要： 钝后缘风力机翼型具有结构强度高等优点,但其阻力系数较大,气动特性不够理想.利用环量控制方法对钝后缘风力机翼型进行了流动控制,以改善钝后缘风力机翼型的气动特性,减弱尾迹区脱体涡强度.通过对钝后缘风力机翼型环量控制方法进行相关的数值模拟,对比研究了环量控制方法的增升减阻效果,研究了环量控制下翼型升阻力特性随射流动量系数的变化规律以及后缘形状对控制效果的影响,并对不同射流动量系数下环量控制方法的气动品质因子和控制效率进行了分析.研究结果表明:环量控制方法能够大幅提升钝后缘风力机翼型的升力系数,同时有效地降低翼型的阻力系数;翼型的升力系数随射流动量系数的增大而增大,表现出很明显的分离控制阶段和超环量控制阶段的变化规律;射流能耗的功率系数随射流动量系数的增大而增大,且增长速率逐渐增大;实施环量控制方法后叶片的输出功率同样随射流动量系数增大而增大,但增长速率逐渐降低.总体来说,环量控制方法可以有效地改善钝后缘风力机翼型的气动特性以及功率输出特性,在大型风力机流动控制中具有很好的应用前景.

摘要： 传统上对流激噪声的控制方法主要是线型优化，涡流发生器是一种结构简单的流动控制装置，在航空领域得到了大量的应用，目前鲜有在水下应用涡流发生器进行流动控制的报道，由于空气与水介质存在着巨大的差异，在空气中对涡流发生器的研究成果不能直接应用于水下。本文通过数值计算的方法，分析了指挥台围壳前缘施加机械式涡流发生器进行流动控制与降噪的机理，对不同的形状与尺寸进行了计算研究，以选取最佳降噪效果的涡流发生器，本文的研究填补了机械式涡流发生器在水下应用的空白，为未来降低潜艇的水动力噪声提供了技术支撑。

摘要： 潜艇的表面有各种流水孔,在潜艇运行过程中,水流会在孔腔的前缘发生分离,撞击孔腔的后缘,加上声学反馈的作用,使得孔腔会辐射强烈的水动力噪声,严重地破坏了潜艇的声隐身性能.在气动噪声中,已经采用改变后壁倒角的方法进行降噪研究.但是,国内关于水下三维孔腔的水动力噪声研究集中在噪声预报方向,只有少数基于流动控制技术开展的抑制水下孔腔水动力噪声的研究.

摘要： 本研究采用分离涡方法(DES),选择SST-k-ω湍流模型,对一离心泵内流场进行了数值模拟,使用拓扑分析讨论了叶片壁面分离涡的生成及发展,并应用Omega涡识别方法研究了叶轮流场内的涡结构特性.结果表明:吸力面附近出现大范围分离涡主要受吸力面进口闭式分离泡、压力面与吸力面间的横向压力梯度与吸力面上的逆压梯度这3个因素控制;涡团间的能量传递可由碰撞、附着与破碎脱落3个过程组成.

摘要： 本研究采用分离涡方法(DES),选择SST-k-ω湍流模型,对一离心泵内流场进行了数值模拟,使用拓扑分析讨论了叶片壁面分离涡的生成及发展,并应用Omega涡识别方法研究了叶轮流场内的涡结构特性.结果表明:吸力面附近出现大范围分离涡主要受吸力面进口闭式分离泡、压力面与吸力面间的横向压力梯度与吸力面上的逆压梯度这3个因素控制;涡团间的能量传递可由碰撞、附着与破碎脱落3个过程组成.

摘要： 本研究采用分离涡方法(DES),选择SST-k-ω湍流模型,对一离心泵内流场进行了数值模拟,使用拓扑分析讨论了叶片壁面分离涡的生成及发展,并应用Omega涡识别方法研究了叶轮流场内的涡结构特性.结果表明:吸力面附近出现大范围分离涡主要受吸力面进口闭式分离泡、压力面与吸力面间的横向压力梯度与吸力面上的逆压梯度这3个因素控制;涡团间的能量传递可由碰撞、附着与破碎脱落3个过程组成.

摘要： 本发明涉及一种细胞中包含磁性物质的用于流动管形状控制的磁性细胞、制备该磁性细胞的方法、利用该磁性细胞的流动管形状控制系统以及人工智能流动管形状控制规划系统，利用磁性细胞间的斥力或引力来诱导流动管的扩张或缩小以提供流动管形状控制的效果。

摘要： 本发明公开了基于电磁驱动的液态金属流动控制结构及流动控制方法，该流动控制结构包括微流道结构、多组流控单元和电磁驱动单元，微流道结构具有供液态金属流动的导流通道，多组流控单元设置在微流道结构的内壁上并且沿导流通道中液态金属的流动方向间隔设置，电磁驱动单元设置在微流道结构外部并且沿导流通道中液态金属的流动方向布置；其中，液态金属中掺杂有磁性物质，电磁驱动单元能够在导流通道的周围形成磁场，通过磁场和磁性物质之间的电磁力吸引液态金属沿导流通道流动，并通过多组流控单元限定在导流通道中液体金属的流动位置。本发明驱动控制具有大尺度流动能力，可以实现流道结构中液态金属形态的动态重构。

摘要： 一种钢的薄板坯铸造中的铸模内流动控制装置，是用于弯液面部的短边厚度为150mm以下、铸造宽度为2m以下的钢的薄板坯铸造的铸模内流动控制装置，具备：直流磁场发生单元；以及浸渍喷嘴，具有以与喷出孔的底部相连并在外部开口的方式形成在底部的缝隙；上述喷出孔及上述缝隙存在于直流磁场带；上述直流磁场带的磁通密度B(T)和从上述浸渍喷嘴的下端到上述芯的下端为止的距离L(m)满足下述(1)式及(2)式：0.35(T)≤B≤1.0(T)…(1)式；L≥0.06(m)…(2)式。

摘要： 公开了一种流动控制阀。阀体具有限定纵向孔的内周表面，第一流体通道和第二流体通道的至少一部分连接到所述纵向孔。阀芯以可滑动方式插入到所述孔中，以允许流体从第一流体通道到第二流体通道的流动。阀调节流过第一流体通道的流体的流率。第一座表面被限定在其中第一流体通道连接到所述孔的区域和其中第二流体通道连接到所述孔的区域之间。当流体从第一流体通道到第二流体通道的流动开始时，第一座表面和阀芯之间的间隙在沿横向方向截取的平面上的面积是由第一座表面限定的开口的面积的5％～50％，优选为其10％～20％。

摘要： 本申请公开一种翼型结构及其流动控制方法、飞行器和流动控制试验模型，所述翼型结构包括主体和供气装置，其中：所述主体具有主流道以及与主流道连通的吸气口和喷气口，所述吸气口和所述喷气口沿所述翼型结构的翼弦方向排布；所述供气装置设于所述主流道内，所述供气装置的喷嘴在气流方向上朝向所述喷气口设置，所述供气装置用于输出高速气体；所述主流道包括设于所述供气装置与所述喷气口之间的混合段和扩张段，所述混合段和所述扩张段沿所述气流方向依次布置，且所述扩张段的纵截面宽度沿所述气流方向逐渐增大。上述方案能够增大喷气口喷射出的射流的流速和质量流量，并优化流动控制性能。

摘要： 本发明公开了一种控制翼面附着流动的前缘组合凸起结构及其流动控制方法。所述前缘组合凸起结构包括基础翼型(1)和前缘组合凸起，所述基础翼型(1)上设置前缘组合凸起，所述前缘组合凸起包括凸起Ⅰ(1)和凸起Ⅱ(2)，所述凸起Ⅰ(1)和凸起Ⅱ(2)相邻设置，所述凸起Ⅰ(1)和凸起Ⅱ(2)前端轮廓线为正弦型，所述凸起Ⅰ(1)和凸起Ⅱ(2)的周期弦长为25％。本发明在保证流态基本相似情况下，通过附加小凸起使强侧和弱侧固定。

摘要： 该钢的薄板坯铸造中的铸模内流动控制装置，是用于弯液面部的短边厚度为150mm以下、铸造宽度为2m以下的钢的薄板坯铸造的铸模内流动控制装置，具备：直流磁场发生单元；以及浸渍喷嘴，具有以与喷出孔的底部相连并在外部开口的方式形成在底部的缝隙；上述喷出孔及上述缝隙存在于直流磁场带；上述直流磁场带的磁通密度B(T)和从上述浸渍喷嘴的下端到上述芯的下端为止的距离L(m)满足下述(1)式及(2)式。0.35(T)≤B≤1.0(T)…(1)式；L≥0.06(m)…(2)式。

摘要： 一种在中间冲程中改变从气缸(100)排出的空气的流动速率的流动控制器(12)，该流动控制器(12)包括第一切换阀(20)，该第一切换阀(20)在先导空气的作用下从第一位置移位到第二位置，并且使气缸(100)的一个端口(104)在第一位置处与第一通道(14)连通，从而排出从气缸(100)的一个端口(104)排出的空气，同时在第二位置处使用第一调节阀(28)减小空气的流动速率。由于先导空气在与第一通道(14)的系统不同的系统中从第二通道(16)进入第一切换阀(20)，因此可以调整第二调节阀(26)而不受第一调节阀(28)的开口程度的影响。

摘要： 本实用新型涉及流动控制设备及用于流动控制设备的整体式内件阀芯组件。一种流动控制设备具有阀体和整体式内件阀芯组件，该阀体具有入口、出口、以及连接入口和出口的流动路径，该整体式内件阀芯组件固定到阀体。内件阀芯组件具有设置在流动路径中的阀笼、耦接到阀笼的阀盖、以及设置在阀笼与阀盖之间的保持元件。阀笼包括形成在阀笼的外表面上的外部凹槽，阀盖包括形成在阀盖的内表面上的内部凹槽，保持元件延伸到该内部凹槽和该外部凹槽中。内部凹槽的高度和/或外部凹槽的高度大于保持元件的高度，以允许阀笼在阀盖和阀笼组装的情况下在阀盖内纵向移动。

摘要： 一种流体流动控制设备和用于流体流动控制设备的阀内件。阀内件包括由外阀笼壁和耦接到外阀笼壁的内阀笼壁限定的阀笼本体，外阀笼壁从内阀笼壁径向向外间隔开。阀内件还包括形成在外阀笼壁中的多个第一流动特征通路，以及形成在内阀笼壁中的多个第二流动特征通路。阀笼本体至少部分地由抗腐蚀材料制成。