微小形变电测法的教学内容设计和优化研究

微小形变电测法是大学物理实验中一个非常有特色的综合性创新实验。通过电阻应变片将悬臂梁的微小形变转变为电阻的变化,从而实现微小形变的电测量。结合实验中所蕴涵的国家重大需求及工程问题,以中国航空大型飞机和航母特种钢的设计与研制为例,融入课程思政内容,激发学生的学习热情和爱国热情,使学生综合素质得到全面发展,同时对大学物理实验的教学和研究也具有一定的指导意义和实践价值。

AC-DBD等离子体激励对L形截面钝体风荷载减阻的实验研究

等离子体流动控制是一种应用广泛的主动流动控制技术。为进一步研究其机理、拓展其应用范围,针对L形截面钝体模型,采用3种AC-DBD(介质阻挡放电)等离子体激励器布置形式,比较了施加激励后的减阻效果,并对减阻机理进行了研究。实验在南京航空航天大学0.8m低速直流风洞中进行(风向角0°、来流速度2~8m/s),激励器布置形式为顺来流前缘激励、逆来流前缘激励和拐角激励。研究结果表明:不同来流速度下,等离子体激励器对L形截面钝体都有一定的减阻效果,且减阻效果随流速增大而降低;拐角激励减阻效果最佳,逆来流前缘激励次之,顺来流前缘激励最差;通过流场分析,说明了激励器布置形式变化产生了不同的扰动效果;不同的流动控制机理是影响减阻效果的关键因素。

Analysis of flow separation control using nanosecond-pulse discharge plasma actuators on a flying wing

Dielectric barrier discharge （DBD） plasma is one of most promising flow control method for its several advantages. The present work investigates the control authority of nanosecond pulse DBD plasma actuators on a flying wing model＇s aerodynamic characteristics. The aerodynamic forces and moments are studied by means of experiment and numerical simulation. The numerical simulation results are in good agreement with experiment results. Both results indicate that the NS-DBD plasma actuators have negligible effect on aerodynamic forces and moment at the angles of attack smaller than 16-. However, significant changes can be achieved with actuation when the model＇s angle of attack is larger than 16° where the flow separation occurs. The spatial flow field structure results from numerical simulation suggest that the volumetric heat produced by NS-DBD plasma actuator changes the local temperature and density and induces several vortex structures, which strengthen the mixing of the shear layer with the main flow and delay separation or even reattach the separated flow.

等离子体激励器对高速翼型升阻特性的影响

等离子体激励作为一种响应时间极短的主动流动控制技术而被广泛研究。为考查等离子体合成射流激励器改善高超声速飞行器升阻特性的能力,采用数值模拟方法研究了激励器的空腔、激励器的布置位置、来流迎角以及放电参数对高速翼型气动性能改善效果的影响,并进行了相应的实验验证。结果表明:激励器自身的空腔会产生减阻效果,并且空腔的时均减阻效果优于等离子体激励器的时均减阻效果。激励器越靠近翼型的前缘点,翼型气动性能提升越强。高超声速翼型前缘斜劈区,是激励器进行翼型气动性能改善的最佳几何位置。当激励器在最佳几何位置处时,来流迎角的增加会降低激励器空腔对翼型气动性能产生的负面影响,但也会对激励器时均流动控制性能产生削弱作用。此外,为提高激励器的能量利用效率,以翼型气动性能提升的效果作为衡量,研究了不同放电参数对等离子体激励器改善翼型气动性能的影响,并得到激励器提升高超声速翼型升阻特性时的最优占空比为1.83%。研究结果为等离子体合成射流激励器进行高超声速流动控制提供了参考。

NS-DBD等离子体激励器改善增升装置气动性能的风洞实验研究

增升装置与飞机的安全性密切相关,在起降阶段大迎角状态下由于后缘逆压梯度增大易发生上表面流动分离。国内外已有众多等离子体激励改善其气动性能的研究。Little等[1-3]发现在2.4×10^5~7.5×1O^5的雷诺数范围内,毫秒脉冲等离子体激励可抑制后缘襟翼附面层分离;7.5×1O^5~1.0×10^6的雷诺数范围内,纳秒脉冲等离子体激励对前缘或前缘带偏角的分离有明显的抑制效能。