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基于高频响Stereo-PIV和快响应压敏漆PSP的翼型振荡射流环量控制实验研究

批准号:
12072196
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
温新
依托单位:
学科分类:
实验流体力学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
温新

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
环量控制翼型无需机械舵面,具有控制简单和重量轻等特点,但也面临气量消耗大等难题。针对该问题,本项目拟研究一种基于振荡射流的新型环量控制技术,提高控制效率,降低气量消耗。振荡射流无需运动部件,通过振荡器内部流动特性,可以产生脉冲式和扫掠式两种非定常射流,具有效率高和工作稳定等优势。申请人在振荡射流工作机理等方面已经开展了一些基础性研究。基于此,本项目将针对振荡射流环量控制方法,开展系统的实验研究。通过集成高频响Stereo-PIV和快响应压敏漆PSP等技术,克服传统测量方法时空分辨率不足的问题。首先,针对振荡射流参数控制难题,改进振荡器结构,得到射流参数对翼型气动力影响规律;其次,揭示振荡射流在分离控制阶段的控制机理;最后,揭示在超环量控制阶段的挟带和失速特性。通过综合对比振荡射流脉冲和扫掠两种方式的控制特性,制定优化方案,提升控制效率。
英文摘要
Circulation control wing (CCW) can control the aerodynamically behaviors of an airplane without using mechanical control surface but using jet flow at the rear of the wing. However, CCW requires a relatively large amount of airflow from the engine, which is the bottleneck of the CCW in application. In regard of this critical problem, current project will use a new unsteady flow control method, named fluidic oscillator or sweeping jet, in CCW. This new technology can decrease the required airflow, with stable working ability and high control authority. This project will use TR-PIV and fast PSP to conduct experiment, and develop advanced data processing method. First,the internal design of the sweeping jet oscillator will be improved to control the jet parameters. The relationship between the jet parameters and aerodynamical force will be studied. Second, the control mechanics in the flow separation control and super circulation control will be revealed. Last, the different control characteriscs of the two sweeping jet control methods will be compared. Based on sweeping jets, a new circulation control method will be developed to improve the control efficience.
环量控制翼型无需机械舵面,具有控制简单和重量轻等特点,但也面临气量消耗大等难题。针对该问题,本项目研究一种基于振荡射流的新型环量控制技术,提高控制效率,降低气量消耗。.首先,针对振荡射流参数控制难题,改进振荡器结构,得到射流参数对翼型气动力影响规律。采用数据融合测量方法,发现双反馈管道振荡器内部存在压力波声速饱和问题,是频率快速饱和的关键因素。基于该发现,建立了基于振荡器构型、入口压力和内部压力波速度等多参数归一化模型,准确预测了射流激励频率和振幅,从而显著简化了振荡器开发过程。基于该模型,提出了无反馈振荡器,采用复合康达壁面产生射流周期振荡。在同样流量和出口直径下,相比波音公司的双反馈振荡器,可以将饱和激励频率提升3倍以上。基于无反馈振荡器,提出了子母射流控制方法。通过调整子母流量比例,实现射流振幅从0-100°的光滑控制。.其次,揭示振荡射流的环量翼型控制机理,制定优化方案,提升控制效率。和现有定常射流控制方法不同,振荡射流的复杂通道也会产生较大的压力损失,现有控制率建模方法难以进行全面评估。提出基于能量系数的振荡射流控制率准则,实现了对激励方式、压损和流量等多参数归一化建模。基于该模型,发展了基于振荡射流的无舵面环量控制方法,相比现有定常射流,可将气量消耗降低50%。.为了实现无舵面控制方法的高效反馈控制,需要对外部复杂流场进行实时感知。但是在飞行器实际应用中,测量数据非常有限,难以进行准确感知。提出了基于动态模式分解和卡尔曼滤波相结合的高鲁棒性流场感知方法,克服了离散传感器实时噪音干扰问题。相比现有流场稀疏感知方法,本方法可以将重构误差降低70%,仅仅采用十几个压力测点,就可以对后掠翼型等复杂非定常压力场进行实时重构,精度达到90%。
基于数据驱动的无舵面飞行器气动矢量喷管控制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    温新
  • 依托单位:
基于高频响TR-PIV流场测量和快响应PSP压力场测量的振荡射流流动控制技术的实验研究
  • 批准号:
    11702172
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    温新
  • 依托单位:
国内基金
海外基金