1 绪论 1
1.1 流动分离现象 1
1.2 基于涡旋射流的主动流动控制技术 2
1.2.1 射流式涡旋发生器 3
1.2.2 涡旋射流流动特性 4
1.3 基于合成射流的主动流动控制技术 5
1.3.1 合成射流激励器 6
1.3.2 合成射流控制技术的研究和应用 6
1.4 流动分离的被动控制技术 8
1.5 振荡扑翼的流场结构控制 10
1.5.1 振荡扑翼的推进特性 11
1.5.2 振荡扑翼的能量采集 11
1.6 本书的主要内容 12
2 数值与实验方法 14
2.1 热线流速测试技术 14
2.1.1 热线流速测试技术基本原理 14
2.1.2 IFA300热线测试系统 15
2.1.3 壁面温度修正 16
2.2 PIV测试技术 16
2.2.1 PIV基本原理 16
2.2.2 PIV测速系统 17
2.2.3 示踪粒子的选择 19
2.3 实验测试误差分析 19
2.3.1 热线测量误差分析 19
2.3.2 PIV测量误差分析 20
2.4 数值研究方法 20
2.4.1 湍流流动的数值研究方法 20
2.4.2 大涡模拟方法 21
2.4.3 雷诺时均方法 25
2.5 湍流相干结构的涡识别 26
2.5.1 湍流相干结构的涡识别简述 26
2.5.2 速度梯度张量第2不变量——Q定义 27
2.5.3 Hessian矩阵分析法——？定义 28
2.6 结论 29
3 基于涡旋射流的主动流动控制技术研究 30
3.1 涡旋射流控制扩压器流动分离的实验研究 30
3.1.1 涡旋射流控制圆锥扩压器流动分离的实验研究 30
3.1.2 涡旋射流控制矩形扩压器流动分离的实验研究 37
3.2 涡旋射流控制扩压器流动分离的数值研究 44
3.2.1 数值计算方法 44
3.2.2 涡旋射流控制圆锥扩压器流动分离的数值研究 45
3.2.3 涡旋射流控制矩形扩压器流动分离的数值研究 52
3.3 涡旋射流控制逆压梯度平板边界层分离的实验及数值研究 59
3.3.1 实验系统及实验装置 59
3.3.2 实验结果分析 61
3.3.3 数值计算方法 62
3.3.4 各工况的大涡模拟结果分析 63
3.4 结论 75
4 基于合成射流的低压高负荷透平叶栅边界层分离控制研究 77
4.1 合成射流技术原理及数学描述 77
4.1.1 合成射流技术原理 77
4.1.2 合成射流激励器的数学模型及影响因素 78
4.1.3 合成射流与主流的相互作用 81
4.2 低压透平PakB叶栅流动分离的合成射流控制 82
4.2.1 研究对象及数值方法 82
4.2.2 低压透平PakB叶栅流动特性的数值研究 84
4.2.3 合成射流控制PakB叶栅流动分离的数值研究 86
4.3 考虑尾迹影响的PakB叶栅流动分离的合成射流控制 99
4.3.1 考虑尾迹影响的PakB叶栅流动分离的实验研究 99
4.3.2 考虑尾迹影响的PakB叶栅流动分离的数值研究 103
4.3.3 考虑尾迹影响的PakB叶栅流动分离的合成射流控制研究 105
4.4 结论 107
5 球窝结构的流动控制研究 108
5.1 布置单个／单排球窝的平板流动实验与数值研究 108
5.1.1 布置单个球窝的平板流动实验和数值研究 108
5.1.2 采用球窝控制逆压梯度平板边界层分离流动的大涡模拟 115
5.2 球窝控制PakB叶栅流动分离的数值研究 122
5.2.1 研究对象及数值方法 122
5.2.2 无球窝控制时PakB叶栅稳态流动特性 124
5.2.3 采用球窝进行流动控制时PakB叶栅稳态流动特性 125
5.3 结论 128
6 振荡扑翼的推进特性及能量采集研究 130
6.1 高频俯仰扑翼推进特性研究 130
6.1.1 研究对象及数值方法 130
6.1.2 扑翼振型 131
6.1.3 小振幅时俯仰扑翼推进特性研究 132
6.1.4 大振幅时俯仰扑翼推进特性研究 134
6.1.5 非正弦振型对俯仰扑翼推进特性的影响 137
6.1.6 弯度对俯仰扑翼推进特性的影响 141
6.2 沉浮扑翼推进特性研究 142
6.2.1 沉浮扑翼振型 142
6.2.2 研究工况 142
6.2.3 不同振型对沉浮扑翼推进特性的影响 143
6.3 采用新型俯仰振型的扑翼推进特性研究 146
6.3.1 新型俯仰振型 146
6.3.2 网格和时间步无关性验证 147
6.3.3 运动参数对新型俯仰扑翼推进特性的影响 148
6.3.4 非正弦振型对新型俯仰扑翼推进特性的影响 153
6.3.5 翼型形状对新型俯仰扑翼推进特性的影响 156
6.4 振荡扑翼能量采集特性研究 162
6.4.1 扑翼能量采集振型 162
6.4.2 扑翼能量采集功率和效率 163
6.4.3 名义攻角对扑翼能量采集效果的影响 164
6.4.4 有效攻角变化模式对扑翼能量采集效果的影响 168
6.4.5 非正弦俯仰振型对扑翼能量采集效果的影响 172
6.4.6 非正弦沉浮振型对扑翼能量采集效果的影响 175
6.4.7 非正弦俯仰与非正弦沉浮耦合运动对扑翼能量采集效果的影响 177
6.5 结论 178
参考文献 180