壓電—活塞式合成射流驅動器的設計與研究.pdf

1、合成射流技術作為一種新的流場主動控制技術，在航空航天領域有著誘人的應用前景，因此在研究領域引起廣泛關注。它通過各種驅動方式引起驅動器腔體內體積周期性變化，在出口外部形成周期性的流體噴射。而壓電式合成射流驅動器則是用壓電片附著在振動膜片上產生這種周期性激勵。這種驅動器具有結構簡單、體積小、驅動電信號易于產生等優(yōu)點，因此成為合成射流技術的重點研究方向。
　　本文將普通的平板式壓電合成射流驅動器振動膜振動形式改進成能夠像活塞一樣垂直上下

2、運動的方式，設計出一種全新的壓電-活塞式合成射流驅動器。首先基于RSM模型，將傳統(tǒng)的單隔膜平板型驅動器與新設計的壓電-活塞式驅動器進行模型仿真比較，從CFD仿真的角度證實了新驅動器結構設計的合理性;對于可能影響新型驅動器射流強度的各參數做了對比分析;通過分析驅動器工作時腔體內部氣流的流動方式，比較合成射流驅動器在不同頻率區(qū)域內的工作特性，并發(fā)現(xiàn)了:驅動器在高頻情況下，一周期內峰值速度出現(xiàn)的時刻存在相位延時這一現(xiàn)象。通過對幾個典型的頻率點

3、、驅動器出口附近一周期內流體矢量圖的比較分析，得出合成射流驅動器頻響曲線上的各峰值點出現(xiàn)的原因。根據提出的新型壓電式合成射流驅動器的設計方法，制作了不同尺寸參數的驅動器試件，并搭建了熱線測速平臺，從物理實驗上驗證了新型的壓電-活塞式合成射流驅動器相比較于傳統(tǒng)的單隔膜平板型驅動器的確能夠極大地提高合成射流的出流速度。確定了在驅動器的頻響曲線上通常會出現(xiàn)低頻、高頻兩個速度峰值點;低頻速度峰值點的出現(xiàn)主要由于振動膜本身的特性;而高頻速度峰值點

4、的漂移更多地受到驅動器尺寸的影響。此外，本文介紹了電聲類比的概念、電聲參數類比的方法以及聲學系統(tǒng)等效電路如何建立。并將這種類比方法應用到壓電式合成射流驅動器的建模中去，通過建立單隔膜平板型驅動器、雙振動膜驅動器、壓電-活塞式驅動器的等效電路，求解得到各個驅動器在多個激勵參數下的等效射流速度的顯式表達式。并對雙振動膜驅動器的電聲類比模型進行了物理實驗驗證。對于采集到的熱線信號，應用Hilbert-Huang變換進行信號處理，將HHT變換應