微射流外激勵(lì)射流振蕩器性能分析.pdf

1、流動(dòng)控制技術(shù)是流體力學(xué)發(fā)展的前沿，在航空航天、航海及工業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，對(duì)流動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行細(xì)致的研究具有重要的意義。
　　流動(dòng)控制是通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)流體施加力、質(zhì)量、熱量等外界因素，來(lái)改變流體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的方式方法，高效的流動(dòng)控制應(yīng)直接在流場(chǎng)的臨界點(diǎn)施加擾動(dòng)來(lái)達(dá)到控制作用。其流動(dòng)控制機(jī)制主要是依靠流動(dòng)控制激勵(lì)器產(chǎn)生微射流，微射流與主流體的內(nèi)在模式相耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)流動(dòng)的控制。
　　通過(guò)外激勵(lì)微射流的激勵(lì)控制，使高速主射流產(chǎn)生附

2、壁振蕩，從而實(shí)現(xiàn)射流的脈沖流動(dòng)，以取得具有多種重要用途的射流模式。該方式控制射流模式轉(zhuǎn)換的重大優(yōu)點(diǎn)是射流自身的能量損失很小，振蕩頻率和波形易于控制，因此特別適用于靜止式氣波制冷機(jī)中的射流分配。
　　本文研究基于自然科學(xué)基金，率先研究利用外激勵(lì)方式產(chǎn)生振蕩射流的機(jī)制，即在主射流兩側(cè)壁開窄通道，導(dǎo)入外部微射流，激勵(lì)主射流周期偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)切換附壁振蕩。外激勵(lì)頻率和強(qiáng)度都能主動(dòng)調(diào)控，使得主射流振蕩頻率、切換速度的可控性增強(qiáng)，因此能滿足更多的

3、需求。
　　依據(jù)新的激勵(lì)方式，對(duì)一種具有推挽式結(jié)構(gòu)的射流振蕩器——微射流外激勵(lì)射流振蕩器進(jìn)行了分析;運(yùn)用數(shù)值模擬的方法進(jìn)行研究，微射流外激勵(lì)效應(yīng)是通過(guò)可變壓力的激勵(lì)函數(shù)進(jìn)行邊界條件的設(shè)定來(lái)實(shí)現(xiàn)，運(yùn)用了兩種激勵(lì)函數(shù)分別為略帶梯形的激勵(lì)函數(shù)和半正弦的激勵(lì)函數(shù)，后者用于模擬非理想的外激勵(lì)模式。
　　由于不同幾何參數(shù)和工況參數(shù)對(duì)射流流場(chǎng)的限定，控制激勵(lì)的作用強(qiáng)度與耦合效率各不相同，本文通過(guò)數(shù)值模擬對(duì)微射流外激勵(lì)射流振蕩器的振蕩特性及

4、能量效率的制約因素進(jìn)行了較深入的研究與對(duì)比分析。研究得出以下結(jié)論:
　　(1)分析了外激勵(lì)射流振蕩器的特征尺寸對(duì)射流振蕩特性和總壓保持率的影響，獲得了能使射流穩(wěn)定振蕩并具有較高的總壓維持率的特征尺寸的范圍，對(duì)幾何參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
　　(2)重點(diǎn)解析了在不同外激勵(lì)方式下激勵(lì)口尺寸對(duì)振蕩特性和總壓保持率的影響，分析了平行、垂直兩對(duì)激勵(lì)口同時(shí)作用或單獨(dú)作用時(shí)，總壓維持率的變化規(guī)律，得到兩對(duì)激勵(lì)同時(shí)作用時(shí)總壓維持率最高，平行與垂直激勵(lì)

5、口的最佳尺寸比為75％;同時(shí)得到了在兩激勵(lì)作用，且垂直激勵(lì)口位置靠近分叉流道時(shí)，總壓維持率達(dá)90％以上。
　　(3)分析了外激勵(lì)模態(tài)對(duì)振蕩特性和總壓保持率的影響，考察了微射流激勵(lì)函數(shù)波形和幅值等參數(shù)對(duì)出口總壓的影響，激勵(lì)函數(shù)對(duì)出口總壓維持率的影響較小，半正弦激勵(lì)比梯形激勵(lì)的起振總壓大3％。
　　(4)考察了去除后繼激勵(lì)對(duì)振蕩特性和總壓維持率的影響，得到撤掉單一激勵(lì)要比兩激勵(lì)同時(shí)撤掉時(shí)效果要好。
　　(5)考察了流體粘度