应用离散型协同射流的翼型增升减阻研究

连续型和离散型协同射流是一种新型的翼型近壁面流动控制技术,相比之下,离散型能够更为高效地对流动进行控制。为探究离散型协同射流能耗更低、效率更高的原因,通过数值模拟方法重点研究了施加离散型协同射流的翼型流动控制效应与规律。计算结果表明在相同喷口动量系数下,与连续型相比,离散型最大升力系数提高9.2%,阻力极大减小;消耗相同功率时,离散型减阻效果明显高于连续型,零度迎角时阻力约小35%,翼型升阻特性提升更加显著。对流场的详细分析表明,离散型协同射流同时在流向和展向产生相干涡结构,使高速度的射流与主流以及边界层充分混合,因此离散型协同射流具有更好的翼型增升减阻效果和更高的能量利用率。

近距离散冲击射流宏观流动品质的研究

离散射流宏观流动特性主要是指离散射流的均匀化特性或一排圆射流的二维化进展情况。本文对一排圆射流的自由射流及大空间下的冲击射流宏观流动特性进行了实验研究 ,目的在于确定在近距离散射流冲击下驻点附近小区内流动的不均匀性 ,这种不均匀性有可能导致冷却的不均匀性。

基于离散协同射流的翼型增升减阻方法

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。

协同射流在垂直尾翼流动控制中的应用研究

飞机垂直尾翼的气动特性直接关系到垂直尾翼尺寸和质量,通过流动控制方法提高垂直尾翼的升力可以进一步减小垂直尾翼尺寸,对减小结构质量具有实际意义。采用计算流体力学方法,对垂直尾翼的协同射流主动流动控制进行数值模拟;研究射流动量系数对连续协同射流的影响规律,以及射流动量系数、堵塞比、喷口数量等参数对离散协同射流的影响规律。结果表明:对于连续型协同射流,随着射流动量系数的增大,增升减阻和抑制分离的效果越显著;对于离散型协同射流,随着堵塞比的增加,增升效果逐渐下降,但功耗也同时下降;随着喷口数量的增多,增升效果先增大后减小,综合气动效率有所提升。

多点贫油直喷燃烧室流动特性的数值研究

采用雷诺应力模型(RSTM)对于两种多漩流器阵列结构的非反应流场进行了数值研究。在两种结构中一种为同旋向漩流器阵列,另一种为反旋向漩流器阵列,每种结构均按3×3阵列排布。计算结果表明,两种结构产生的流场十分复杂,同旋向漩流器结构中九个漩流器产生的回流区迅速变形衰减,在远离漩流器阵列的下游,形成了一个大的总体漩流;而在反旋向漩流器中各回流区维持了较长的长度。两种结构流场中存在的多个回流区及强湍流表明燃烧室有潜力实现良好的燃烧性能。通过将RSTM计算结果与激光多普勒测速仪(LDV)测量值进行比较发现,RSTM准确描述了绝大部分流动特性,较好地求解了回流区和高速度梯度问题。

反旋向多漩流器阵列燃烧室流场的数值研究

采用雷诺应力模型(RSTM)对于反旋向多漩流器阵列贫油直喷(LDI)燃烧室的非反应冷态流场进行了数值模拟。研究中采用了一种3×3的漩流器阵列结构,相邻漩流器的旋向交替变化。计算结果表明,所研究的燃烧室流场结构十分复杂。由于相邻漩流器之间对于漩流的强化作用,因而各回流区维持了较长的长度。流场中存在的多个回流区及强湍流表明该燃烧室有潜力实现良好的燃烧性能。通过将雷诺应力模型的模拟结果与LDV实验数据进行比较发现,计算结果与实验值符合良好,说明雷诺应力模型较好地求解了回流区和高速度梯度问题。

多点喷射模型燃烧室性能CFD分析

采用Fluent的雷诺应力模型、非预混燃烧和非预混平衡化学反应PDF模型、压力-旋流雾化喷嘴模型、P1辐射模型,对多点喷射模型燃烧室的燃烧性能进行了计算。分析了不同余气系数的影响及旋流器下游各截面的温度分布,结果表明,数值计算能够模拟大部分流场结构,余气系数对回流区几乎没有影响,但对主燃区的峰值温度位置有明显作用;对NOx分布规律进行了研究,结果表明,NO的分布与温度分布类似,高温区对应高NO质量分数区;随着流动向下游发展,NO分布趋于均匀。

多旋流器阵列贫油直喷燃烧室流场的数值模拟

采用雷诺应力模型(RSM)对于同旋向多旋流器阵列贫油直喷(LDI)燃烧室流场进行了数值模拟.计算结果表明,9个旋流器产生的回流区迅速变形衰减,在远离旋流器阵列的下游,形成了一个大的总体旋流.流场中存在的多个回流区及强湍流表明该燃烧室有潜力实现良好的燃烧性能.通过将RSM的模拟结果与激光多普勒测速仪(LDV)测量值进行比较发现,RSM准确描述了绝大部分流动特性,较好地求解了回流区和高速度梯度问题.