等离子体流动控制研究进展与展望

等离子体流动控制是基于等离子体气动激励的新型主动流动控制技术,具有响应时间短、激励频带宽等显著技术优势,在改善飞行器/发动机空气动力特性方面具有广阔的应用前景,已成为国际上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,从介质阻挡放电(DBD)、电弧放电等离子体气动激励特性,等离子体气动激励抑制流动分离、控制附面层、控制激波与激波/附面层干扰、控制压气机与涡轮内部流动、控制管道流动和飞行控制等方面,综合评述了国际上等离子体流动控制的研究进展情况;从创新等离子体气动激励方式,揭示等离子体气动激励与复杂流动的非定常耦合机制,突破等离子体流动控制系统关键技术等方面,对未来的发展进行展望。     

简论空气动力学在21世纪的作为与发展重点

空气动力学是飞行器研制所需的重要技术学科 ,2 1世纪空气动力学面临着飞行器快速研制、高质量 (性能 )、低成本的要求 ,这对空气动力学专业是一种挑战 ,也是一种机遇。当然 ,飞行器的这些要求还涉及其它许多专业技术 ,如发动机、材料、结构、工艺、控制、计算机、仪器仪表等 ,空气动力学专业与这些专业密切相关 ,例如发动机结构控制等性能的预测和改善都离不开空气动力学水平的提高 ,因此空气动力学专业技术的发展 ,密切影响着飞行器的研制周期、性能、和成本。在 2 1世纪空气动力学专业大有作为 ,特别对于航空航天不发达的国家。因为空气…     

展向射流控制机翼前缘涡的机理及其应用

旋涡和流动分离的控制一直是空气动力学研究的一个重要。研究表明展向吹气是控制机翼上旋裂和流动分离的一种十分有效的气动措施。     

微型涡流发生器在飞机增升装置中的应用

开启21世纪 空气动力之窗 随着对21世纪的飞行器提出的一系列新的要求,对21世纪的空气动力学也提出了新的挑战。 未来的军用飞机将更突出低可探测性、高机动性、超声速巡航和短距起降等要求,对民用飞机则突出经济性更好、乘坐更舒适、环保性更突出等要求,而传统的飞行器外形很难满足新的要求,必须开拓全新的气动外形和飞行方式,建立新的气动数据库。 在开拓新飞行器外形和飞行方式的同时,还必将发展出许多新颖的空气动力技术。例如通过主动流动控制技术,包括吸气、吹气、微振动、微涡流发生器、特定的表面粗糙度分布等,改善飞机的升阻特性和操稳特性,用智能材料和智能结构,让飞行器的主要气动面按飞行状态自适应地改变外形,使飞行器在不同的飞行状态都处于最佳外形,从而产生最佳的气动性能等。 本刊从这期起开启"空气动力之窗"栏目,将陆续刊登围绕21世纪空气动力学新概念和新技术的系列文章,欢迎大家投稿。     

序言

1993年,美国空军飞行动力实验室发表了《空军需要的非定常空气动力学》一文,文中阐述了非定常空气动力学发展与先进飞行器设计的关系,而当代先进飞行器的发展则印证了文中的论断——“非定常空气动力学掌握着开启未来飞行器先进性能的钥匙”.飞行器非定常流动问题通常具有以下特征:(1)流动复杂;(2)强非线性;(3)迟滞效应;(4)控制困难.如果缺乏对非定常流动机理的认识、缺少有效的控制手段,非定常问题会给飞行器的稳定性和安全带来威胁和灾难.如果能利用非定常特性中的有利因素,则可以大大提高飞行器的性能,如非定常旋涡产生的超升力可使飞行器具有高机动性和敏捷性.     

高超声速边界层转捩的若干问题及工程应用研究进展综述

高超声速飞行器绕流存在着激波、边界层、流动分离、稀薄气体效应和高温气体效应等多种复杂流动现象的空气动力学问题,其中高超声速边界层转捩既是空气动力学的基础问题,也是高超声速流动研究的热点和难点。若能对边界层转捩进行准确预示及有效控制,则可以实现对飞行器气动力热特性的精细设计,改进飞行器性能,提高任务执行能力。文章针对工程中具有复杂外形飞行器存在的典型失稳特征进行了研究进展回顾,提出了工程实际中亟需解决的复杂边界层转捩问题,明确了高超声速边界层转捩研究的工程应用方向。文章最后还对高超声速边界层的流动控制进行了回顾,以期在今后高超声速飞行器设计中实现对边界层的流动控制,提高飞行器的飞行性能。     

主动流动控制技术研究

主动流动控制技术是提升未来飞行器性能的重要途径之一。本文在研究主动流动控制技术发展的基础上,归纳分析了目前主动流动控制采用的主要技术方法;简述了其流动控制原理和应用研究案例;介绍了主动流动控制技术研究采用的主要测试技术。     

流向涡-面干扰流动特征

旋涡与物面相互作用广泛存在于各类飞行器的绕流中,旋涡改变了物面的压力分布,物面影响了旋涡的空间演化,进而影响飞行器的气动特性。针对流向涡与物面相互作用过程中的流动压力特征关系开展研究。采用风洞试验手段,获取旋涡流动结构的空间演化规律及物面压力载荷分布特征。结果表明:流向涡在作用过程中不仅会发生展向位移,而且会发生法向离面位移。试验参数范围内,入射高度降低0.1c,展向位移最大量增加0.3c,法向位移最大量增加0.02c。物面受旋涡影响出现集中的条带状低压分布以及"双峰形"压力脉动集中区。物面压力特征变化可为后续开展涡-面流动模型重构研究提供试验支撑。     

基于振荡射流技术的襟翼分离流动控制研究

<正>流动分离是空气动力学领域的一个非常普遍的现象,但往往因其非定常性,会造成相当大的能量损失。流动分离会减小飞机的升力,还会增加阻力,导致失速现象的发生,这极大地影响了飞机的正常工作。因此,加深对分离流动现象的理解,对研究控制流动分离有着重大意义。为了控制流动分离,已经提出了各种技术方案[1],例如吹吸气、合成射流、等离子体和振荡射流等。其中,振荡射流就是一种很好的流动分离控制手段。作为一个重要的研究方向,振荡射流技术以流体为工作介质,     

微型飞行器相关技术研究进展

微型飞行器是航空领域一个新的研究热点，涉及多个技术研究领域。围绕与微型飞行器相关的低雷诺数空气动力学问题，进行了绕圆柱体低雷诺数非定常流动的数值模拟方法研究、低雷诺数机翼粘性非定常流动机理研究、扑翼的气动力估算方法研究、微流动控制的数值模拟研究和微型飞机的气动实验研究，指出了微型飞行器面临的问题，并展望了其发展趋势。     

脉冲等离子体流动控制机理研究

为了深入研究介质阻挡放电等离子体流动控制机理,采用数值仿真方法研究了激励器定常、非定常工作模式下,等离子体流动控制对边界层影响,并分析了不同模式控制流动分离的能力。仿真结果表明:激励器定常工作时,在壁面形成射流,非定常工作时,则在激励器下游诱导产生了一系列旋涡,同时旋涡向下游的运动加剧主流与边界层混合;不同工作模式,等离子体激励都能有效控制流动分离;非定常激励时,脉冲占空比为0.6时仍能有效抑制流动分离,控制效率更高。     

轴流压气机角区分离的研究进展

角区分离是一种常发生于轴流压气机"吸力面-端壁"角区的三维分离现象,该现象以及随之产生的流场堵塞和流场损失会对压气机的稳定工作和效率造成不良影响,严重时会发展为"角区失速"。随着现代轴流压气机单级负荷的提升,角区分离所产生的负面影响日益突出,严重阻碍了高负荷压气机的发展,各种主动、被动流动控制方法也因此被广泛应用于角区分离的流动控制。首先,从角区分离对轴流压气机性能的影响、角区分离的流场特征和角区失速的判别准则3个方面对轴流压气机角区分离的流动机理研究进行了回顾,详细讨论了角区分离的影响因素、角区分离的流动拓扑分析以及角区失速的定义与判别方法。其次,对三维叶片设计、翼刀与凹槽、旋涡发生器、非轴对称端壁造型、射流式旋涡发生器、等离子体气动激励以及附面层抽吸与附面层射流7类流动控制方法的研究进展进行了回顾,重点探讨了这些流动控制方法在抑制角区分离方面的应用,并给出了这些流动控制方法的对角区分离的作用机制。最后,对角区分离领域的研究现状进行了简要地总结,指出了现有角区分离的机理研究和流动控制研究所存在的不足,并对该领域未来的发展进行了展望。     

空气动力学发展中值得关注的一些问题

本文阐述了空气动力学研究的特点；分析了21世纪初空气动力学面临的形势，提出了空气动力学发展中值得关注的一些问题，包括新流型的研究与先进气动布局、流动控制与增升减阻、流动的逢适应控制与智能化空气动力学、低雷诺数流动与微流体力学、等离子体减阻技术、等离子体隐身与电空气动力学、机载激光武器的发展与气动光学等。     

空气动力学新概念,探索未来飞行器——访空气动力学专家,美国迈阿密大学查戈成教授

正查戈成ZHA Gecheng迈阿密大学教授Professor of University of Miami美国迈阿密大学空气动力学和计算流体力学(CFD)实验室主任,迈阿密大学绿色航空中心主任,研究领域包括新概念飞行器设计,计算流体力学,主动流动控制,非线性流固耦合,飞机、发动机、压气机气动设计,超声速客机音爆问题等。担任NASA创新先进概念(NASA     

气动电磁学概念探讨及若干研究进展介绍

目前国内外一些热点研究方向,如再入/临近空间高超声速飞行器电磁散射特性、通信中断、气动隐身一体化、等离子体隐身、等离子体流动控制和电磁推进研究,既涉及到空气动力学又涉及到电磁学,形成气动电磁学这一交叉领域。本文从概念定义、典型应用领域、主要机理问题、试验设备和测量仪器等方面对气动电磁学进行了探讨。建议在基础理论、数值模拟、试验设备与测试技术等方面加大气动电磁学研究力度,促进气动电磁学在航空航天领域的应用。     

会议征文 今年十月将在南京召开全国第十届分离流、旋涡和流动控制会议

为了纪念分离流、涡运动学术会议二十周年,为研究人员在分离流、旋涡和流动控制研究领域提供自由讨论和交流的学术环境,将于2 0 0 4年1 0月中旬在南京市解放军理工大学召开全国第十届分离流、旋涡和流动控制会议,现已开始征文,并于2 0 0 4年5月1 0日前提交1 50 0字左右的论文摘要或全文。征文和会议的详细情况请和解放军理工大学理学院吴锤结教授联系。　　电　　话:　0 2 5 80 831 0 6 7(O)0 2 5 52 6 4 1 955(H)0 2 5 80 830 938(H)　　手　　机:　1 381 384 54 53(请尽量通过短信联系)　　邮寄地址:　江苏省南京市双龙街6 0号解放军理…     

涡轮冲压组合动力装置特点及研究进展

<正>为了兼顾安全性、经济性和作战效能的综合要求,将不同类型的发动机组合在一起工作是保证高超声速飞行器在宽广的飞行包线范围内高效率可靠工作的关键技术。高超声速飞行对动力装置的需求分析高超声速飞行器被誉为是继螺旋桨和喷气式飞机之后世界航空史上的第三次"革命",也是21世纪航空航天领域的技术制高点,开展高超     

射流式旋涡发生器对涡轮流动分离控制

通过数值计算,研究了稳态小孔射流式旋涡发生器VGJs(Vortex Generator Jets)对低雷诺数涡轮流动分离的控制。通过对VGJs射流孔径、孔间距的几何参数研究,分析了射流对分离流动的控制机理。在此基础上,提出并详细研究了多种不同孔径射流孔组合排列结构对分离流动的控制效果与作用机理。研究结果表明,射流孔组合排列结构,以大孔射流为主,采用小孔小流量射流对大孔射流控制的分离流场进行"弥补"与调节,可实现总压损失进一步降低22%,射流流量减小25%。     

叶轮机械新流型探索雏议

从“流型”的角度, 对比飞行器空气动力学和叶轮机械气体动力学的发展历程, 认为叶轮机械内的流动仍在追求定常附体流型, 由于其流动及结构特性, 使得“有害”分离问题难以避免。本文提出应探索将外流领域内的定常脱体涡流型或下一代非定常脱体涡流型引入到叶轮机械的可能性与技术途径本文并综述了上述探索性研究的有关背景和现状, 以及所设想的基本途径和影响因素。      

火花型合成射流控制运输机后体流动分离的数值研究

利用火花型合成射流对运输机后体流动分离进行了主动控制的数值研究。研究结果表明:火花型合成射流一方面直接向边界层分离区域输入高能动量,另一方面与外流相互作用后形成的旋涡强化了高速外流和低速边界层流的混合,从而推迟了运输机后体的流动分离,减小了分离区的大小;在相同的合成射流激励参数下,在边界层分离点处以及分离点后施加主动控制后的作用效果更好,平均阻力系数最大减小3.26%;与当量的定常射流、脉冲射流相比较,脉冲射流减阻效果优于定常射流,火花型合成射流优于脉冲射流。