可壓縮性對(duì)脈沖射流控制流動(dòng)分離的影響及其分析.pdf

1、級(jí)壓比是衡量壓氣機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)，而增加級(jí)壓比將使壓氣機(jī)葉柵流動(dòng)面臨分離。旨在控制流動(dòng)分離的非定常流動(dòng)控制技術(shù)因其利用流動(dòng)本質(zhì)上的不穩(wěn)定性，相較于定常流動(dòng)控制技術(shù)，在達(dá)到相同控制效果的情況下能量輸入較小，成為近年來(lái)倍受關(guān)注的研究熱點(diǎn)。本文基于一種無(wú)源脈沖射流控制技術(shù)，引入了POD本征正交分解分析方法，開(kāi)展了非定常激勵(lì)控制壓氣機(jī)葉柵流動(dòng)分離的數(shù)值模擬研究，主要工作有：
　　1、針對(duì)葉柵非定常分離流結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及直接分析困難，引入了

2、本征正交分解(POD)方法用于非定常流場(chǎng)分析，并結(jié)合高亞聲速流動(dòng)的可壓縮對(duì)POD內(nèi)積方式的進(jìn)行了修正，解決了可壓縮性狀態(tài)下速度場(chǎng)與密度場(chǎng)的耦合性問(wèn)題，使得POD內(nèi)積方式對(duì)動(dòng)能模態(tài)的分解兼顧了物理意義。
　　2、POD分解得到的各階模態(tài)中，除一階模態(tài)反映平均流特性之外，其余各階模態(tài)均反映了脈動(dòng)結(jié)構(gòu)，且二、三階模態(tài)所捕捉的脈動(dòng)結(jié)構(gòu)能量份額相近，其周期性與主流分離渦特性較為相近。低階模態(tài)占據(jù)系統(tǒng)大部分動(dòng)能，因此可以通過(guò)集中分析低階模態(tài)的

3、特性來(lái)總體把握流場(chǎng)動(dòng)力學(xué)特性。一定攻角狀態(tài)下，隨著進(jìn)口馬赫數(shù)的提高，分離位置后移，葉背分離渦主頻增加，流動(dòng)不穩(wěn)定性與可壓縮性增強(qiáng)，POD分解得到低階模態(tài)結(jié)構(gòu)形態(tài)發(fā)生變化，脈動(dòng)結(jié)構(gòu)區(qū)域向葉背吸力面壓縮，二三階脈動(dòng)結(jié)構(gòu)模態(tài)時(shí)間系數(shù)的周期變短。
　　3、在本文研究的不同進(jìn)口馬赫數(shù)范圍內(nèi)，且當(dāng)射流頻率與分離渦主頻接近時(shí)，脈沖射流控制效果最為顯著，但隨著進(jìn)口馬赫數(shù)的增加，脈沖射流控制效果有所減弱。相較于低速流動(dòng)狀態(tài)，高亞聲速狀態(tài)下流場(chǎng)內(nèi)渦系

4、結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，此時(shí)在有效激勵(lì)信號(hào)作用下，流場(chǎng)內(nèi)渦系結(jié)構(gòu)的改善幅度相對(duì)較差。
　　4、在一定頻率范圍的脈沖射流作用下，流場(chǎng)內(nèi)脈動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為平均流能量，且其轉(zhuǎn)化幅度受進(jìn)口馬赫數(shù)及射流頻率的影響。通過(guò)接近于分離渦主頻的微小脈沖射流的注入，流場(chǎng)內(nèi)低階模態(tài)脈動(dòng)結(jié)構(gòu)形態(tài)產(chǎn)生了明顯的改變，實(shí)現(xiàn)了脈沖射流與流場(chǎng)中大尺度脈動(dòng)結(jié)構(gòu)的相干與整流，脈動(dòng)能量向平均流能量的轉(zhuǎn)化幅度最為顯著，流場(chǎng)內(nèi)分離渦的周期性更為顯著。
　　5、研究了葉柵脈沖射流器與