微脈沖射流器研制及其應(yīng)用于主動(dòng)控制氣流分離的研究.pdf

1、航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)高推重比的發(fā)展方向?qū)簹鈾C(jī)部件性能提出了更高的要求。如何控制高負(fù)荷導(dǎo)致的大尺度流動(dòng)分離已成為葉柵氣體動(dòng)力學(xué)研究中的重要課題。本課題組提出了一種基于MEMS技術(shù)新理念無源微脈沖射流器，本論文著眼于微脈沖射流器研制及其應(yīng)用于控制氣流分離的基礎(chǔ)研究。
　　 首先采用數(shù)值模擬的方式研究分析某典型壓氣機(jī)葉柵通道流場(chǎng)及某二元大擴(kuò)壓度通道以得到其氣流分離的定常及非定常特征參數(shù)，數(shù)值模擬結(jié)果顯示兩通道均存在周期性渦產(chǎn)生，發(fā)展及脫落

2、過程，并獲得了相應(yīng)流場(chǎng)渦脫落頻率，為微脈沖射流器應(yīng)用提供了依據(jù)。
　　 其次設(shè)計(jì)加工了進(jìn)口尺寸為48.4mm×4mm，擴(kuò)張比為4.7，長(zhǎng)度為275mm，具有分流板，可在本實(shí)驗(yàn)室的微型風(fēng)洞上使用的二元大擴(kuò)壓度實(shí)驗(yàn)通道，建立了可測(cè)量該通道定常及非定常參數(shù)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。研究了無流動(dòng)控制措施時(shí)該二元大擴(kuò)壓度通道的分流板作用效果，定常流場(chǎng)時(shí)通道不同進(jìn)口雷諾數(shù)ReH,cl時(shí)斜坡面壓力分布，通道內(nèi)23H截面速度型，以及通道總壓損失系數(shù)，非定常流

3、場(chǎng)時(shí)測(cè)定大擴(kuò)壓度通道兩個(gè)不同位置的靜壓變化并進(jìn)行了FFT分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明分流板作用對(duì)削弱通道側(cè)壁附面層影響；證實(shí)了隨著進(jìn)口ReH,cl的增大，氣流的抗逆壓力梯度在不斷增強(qiáng)，分離點(diǎn)在不斷向流場(chǎng)下游移動(dòng)；對(duì)于本大擴(kuò)壓度通道，進(jìn)口雷諾數(shù)ReH,cl在5333-30000范圍內(nèi)，渦脫落周期St數(shù)近似不變；獲得一個(gè)大尺度渦在向流場(chǎng)下游發(fā)展時(shí)伴隨二個(gè)相對(duì)小尺度渦同時(shí)發(fā)展的結(jié)論；獲得兩測(cè)點(diǎn)間渦發(fā)展推進(jìn)的平均速度
　　 再次，通過大擴(kuò)壓度通道

4、定常流場(chǎng)及非定常流場(chǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果選擇了ReH,cl=5333，即Ucl=20m/s流場(chǎng)作為微脈沖射流器控制目標(biāo)流場(chǎng)設(shè)計(jì)并加工了基于MEMS技術(shù)的，采用電磁驅(qū)動(dòng)方式的微脈沖射流器，并研究了微脈沖射流器的射流速度，射流頻率，進(jìn)出口壓比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在不同縫柵驅(qū)動(dòng)頻率下存在相應(yīng)頻率的脈沖射流，同時(shí)脈動(dòng)部分所占比例較小，同時(shí)獲得了射流速度與射流器進(jìn)出口壓比之間的關(guān)系。
　　 最后開展了微射流定?？刂拼髷U(kuò)壓度通道的實(shí)驗(yàn)研究，通過通道23H截面