尾流控制中尾渦相交不穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、尾流對(duì)飛行安全造成威脅，為了保證在機(jī)場(chǎng)終端區(qū)內(nèi)飛機(jī)起飛、進(jìn)近、著陸時(shí)的安全，國(guó)際民航組織ICAO在前后機(jī)之間規(guī)定最小尾流間隔標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)間隔標(biāo)準(zhǔn)，飛機(jī)在起飛/著陸時(shí)，就必須與前面的飛機(jī)保持安全距離，即預(yù)留出足夠的安全時(shí)間間隔。但這樣就降低飛機(jī)的起降頻率，減少機(jī)場(chǎng)客運(yùn)量。尤其在如今越來越多的航空運(yùn)輸要求下，很多機(jī)場(chǎng)顯得擁擠不堪。為了提高飛機(jī)安全性，同時(shí)改善機(jī)場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益，如何對(duì)尾跡渦進(jìn)行控制并加快其消亡成為近年來民用航空領(lǐng)域極具挑戰(zhàn)性的研究

2、課題。在各種對(duì)尾流實(shí)施控制的手段中，通過主動(dòng)的方式引入擾動(dòng)，觸發(fā)翼尖渦的不穩(wěn)定性被視為一種最有可能減弱尾渦強(qiáng)度的方法。在這些觸發(fā)不穩(wěn)定性的方法中，Rayleigh-Ludwieg不穩(wěn)定性，即相交不穩(wěn)定性最有可能減弱尾渦的強(qiáng)度，并應(yīng)用于實(shí)際的飛機(jī)上。本文通過設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)化的矩形直機(jī)翼所構(gòu)成的渦發(fā)生器來產(chǎn)生一對(duì)大小不同、方向相反的渦。調(diào)節(jié)這組渦的大小比例Γ1/Γ2及他們的距離b，觸發(fā)兩渦之間的相交不穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)研究在廈門大學(xué)航空流體實(shí)驗(yàn)室的

3、拖曳式水洞中進(jìn)行，以模擬一種無擾動(dòng)的環(huán)境。通過采用改進(jìn)的，適用于本實(shí)驗(yàn)的流動(dòng)顯示方法，定性的觀察單渦形成發(fā)展過程及雙渦相互作用過程。通過二維PIV系統(tǒng)定量研究單渦特性及雙渦作用特征。對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，得到了不同角度單渦的環(huán)量，證明了角度減小，渦的強(qiáng)度相應(yīng)減少。同時(shí)得到了單渦環(huán)量-時(shí)間曲線，證明了在不外加擾動(dòng)的情況下，單渦的持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，其環(huán)量-時(shí)間曲線基本成一條直線。分析雙渦相互作用特性，可以得到在相交不穩(wěn)定性產(chǎn)生時(shí)主渦及次渦