12596.射流外激勵切換附壁振蕩特性與優(yōu)化研究

1、碩士學(xué)位論文射流外激勵切換附壁振蕩特性與優(yōu)化研究ResearchontheCharacteristicandOptimizationofWall—attachingandOscillationinExternalStimulationJet學(xué)號：——21墨Q!呈壘!完成日期：2Q!魚!Q魚大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要流動控制技術(shù)是現(xiàn)代流體力學(xué)研究的熱點(diǎn)，也代表了流體力學(xué)

2、發(fā)展的前沿，相比于被動流動控制，主動流動控制具有動作精準(zhǔn)、響應(yīng)快速、效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。本文針對射流振蕩技術(shù)在靜止式氣波制冷分配器等應(yīng)用領(lǐng)域的需求與不足，基于國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51276026)的研究內(nèi)容和申報(bào)的發(fā)明專利，首次系統(tǒng)地開展了外激勵振蕩射流的相關(guān)機(jī)制與過程特征的研究工作，所謂外激勵，即對主射流實(shí)施從外部引入的激勵流進(jìn)行控制，使其產(chǎn)生附壁振蕩。從振蕩特性、過程效率和振蕩射流模態(tài)等方面，進(jìn)行了大量CFD數(shù)值模擬分析、幾何與激勵參

3、數(shù)的優(yōu)化以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證研究，獲得對應(yīng)的最新結(jié)果，為自主知識產(chǎn)權(quán)申報(bào)和基金課題的創(chuàng)新機(jī)理研究，提供了可靠的依據(jù)，并獲得相應(yīng)的結(jié)論。具體研究內(nèi)容和相應(yīng)結(jié)論如下：(1)研究對比外激勵和主射流分流自激勵方式的激勵機(jī)理，以及二者振蕩機(jī)制模態(tài)的差異與特點(diǎn)。數(shù)值模擬與分析得出和驗(yàn)證了外激勵流體可以發(fā)生自膨脹并沿主射流方向自行加速，而不同于自激勵流體那樣由于壓力驟降，需要主射流消耗動能攜帶加速，因此過程效率提高是外激勵振蕩的最大優(yōu)勢，其過程的射流總壓保持

4、率K要比自激勵高出15～25％。(2)以最小激勵流量J為優(yōu)化目標(biāo)，模擬考察外激勵射流振蕩器的特征尺寸對最小激勵流量和激勵穩(wěn)定性的制約關(guān)系，得到能維持主射流穩(wěn)定附壁振蕩的各個幾何參數(shù)的最佳范圍。優(yōu)化結(jié)果表明，最小激勵流量可低于主射流流量的10％以下。對垂直、平行和推挽激勵方式分別進(jìn)行模擬分析對比，明確了各個作用機(jī)制及特點(diǎn)。對優(yōu)化模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，外激勵振蕩穩(wěn)定可靠，頻率與模態(tài)任意可控。(3)對振蕩過程的效率，即振蕩射流的總壓保持率K進(jìn)

5、行了大量的模擬計(jì)算、優(yōu)化分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在兼顧優(yōu)良振蕩性能的前提下，獲得最大總壓保持率所對應(yīng)的各優(yōu)化幾何參數(shù)、優(yōu)化激勵參數(shù)和模態(tài)，使總壓保持率達(dá)到85％以上。并且發(fā)現(xiàn)和證明，激勵流量的冗余增加，除了對激勵振蕩更有效以外，還能增大總壓保持率K，激勵流的能量可低損地匯入主射流，并能改善分支流道的邊界層流動。因此，為了保證激勵效果和低能量損耗，激勵流量大于最小流量的30％～50％是最佳的選擇。(4)對激勵流的非理想調(diào)制模態(tài)以及激勵流峰值降低后