论文题目: 大攻角前体非对称流动的控制技术
论文类型: 博士论文
论文专业: 流体力学
作者: 顾蕴松
导师: 明晓
关键词: 细长旋成体,大攻角,非对称涡系,非定常小扰动,流动控制,流场测量,七孔探针测试技术,粒子图像测速技术
文献来源: 南京航空航天大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文以现代大攻角飞行器前体非对称背涡产生的随机侧向力导致飞行器出现的复杂运动现象为研究背景,以一个尖拱形的细长旋成体模型为实验研究对象,以风洞模型试验为主要研究手段,研究大攻角细长体的尾流场非对称背涡的空间结构。应用七孔探针定量测试技术,在低速风洞中,详细地研究了零侧滑条件下细长旋成体在典型大攻角情况下背风区附体和离体涡系的空间演化规律,加深了对细长旋成体背风区不对称涡系的空间模型以及涡系之间的相互干扰作用的认识。 从影响非对称流动形成的因素着手,运用模型测力、模型表面测压、空间流场流动显示和定量测量等多种实验技术,研究了来流小扰动和前体头尖部的细微不对称对非对称背涡和侧向力的影响规律,提出了“扰动组合”的概念。解释了模型背风区为双稳态流动时,侧向力随模型前体滚转角变化为迟滞环曲线特性的形成机制。在此基础上提出了一种新的非对称背涡控制的方法,七孔探针和PIV定量的流场测量结果显示,在细长旋成体头尖部施加非定常小扰动控制下非对称背涡变成了对称涡。测力试验研究结果表明,该方法在细长旋成体侧向力产生的大攻角范围内都可以有效的消除侧向力。 在理解非对称背涡特性的基础上,研制了一种新的大攻角侧向力的控制技术,除了进行侧向力的消除控制以外,能以很小的能量输入将大小和方向随机变化的侧向力加以精确控制,使其变成有利于飞行控制的气动力矩,达到变不利为有利的目的。 最后,利用以大攻角细长旋成体侧向力的控制技术,研究了在DBM01标准全机模型上的侧向力控制规律,验证这种控制方法的有效性和先进性。
论文目录:
第一章 绪论
1.1 研究背景和选题依据
1.2 相关研究的回顾
1.2.1 大攻角细长体前体非对称流动
1.2.2 大攻角前体涡控制技术
1.2.3 相关大攻角实验研究技术
1.3 本文研究内容总述
第二章 模型、试验设备和试验技术
2.1 试验模型
2.2 试验设备
2.3 试验技术
2.3.1 非定常小扰动机构
2.3.2 七孔探针流场测试技术
2.3.3 空间流场流动实时显示技术
2.3.4 瞬态流场测试技术—粒子图象测速仪(PIV)
第三章 细长体侧向力和非对称空间流场特性的试验研究
3.1 引言
3.2 流场测试装置和测试方法
3.3 细长旋成体上的侧向力随攻角的变化
3.4 细长旋成体上的涡结构随攻角的变化
3.5 细长旋成体上的侧向力随滚转角的变化
3.6 大攻角细长旋成体上的非对称涡空间结构特性
3.7 头部固定小扰动片时细长旋成体上的非对称涡结构特性
3.8 本章小结
第四章 大攻角非对称流动形成机理探讨
4.1 引言
4.2 非对称流动形成机制探讨
4.2.1 前体头部的细微不对称如何影响非对称背涡?
4.2.2 来流中的微(小)扰动是如何影响侧向力(非对称流动)?
4.2.3 头尖部微小扰动是如何影响侧向力(非对称流动)?
4.2.4 大攻角非对称绕流的流动稳定性问题讨论
4.3 本章小结
第五章 非对称涡的非定常小扰动控制特性研究
5.1 大攻角非对称涡的主动控制
5.2 大攻角非定常小扰动控制细长旋成体模型测力
5.3 大攻角非定常小扰动控制细长旋成体模型表面动态测压
5.4 非定常小扰动控制大攻角细长旋成体模型背风区流场特性
5.4.1 细长旋成体模型背风区横截面流场流动显示
5.4.2 细长旋成体模型背风区横截面非定常流场PIV测量
5.4.3 细长旋成体模型背风区空间流场七孔探针定量测量
5.4.4 大攻角细长旋成体背风区涡系的空间发展规律
5.5 非定常小扰动控制下在细长旋成体背涡的热线测量
5.6 本章小结
第六章 大攻角细长体侧向力控制规律的实验研究
6.1 前言
6.2 细长体变攻角模型侧向力控制规律
6.3 大攻角细长体侧向力比例控制规律(攻角为55°)
6.4 大攻角细长旋成体变侧滑角模型侧向力变化规律
6.4.1 小扰动片固定时，模型侧向力与侧滑角之间的变化规律(攻角α为55°)
6.4.2 小扰动片摆振控制时，模型侧向力与侧滑角之间的变化规律(攻角α为55°)
6.5 后体长度的变化对大攻角细长旋成体模型侧向力的影响
6.6 本章结论
第七章 全机模型大攻角侧向力控制规律的实验研究
7.1 引言
7.2 2~#细长体模型非对称流动控制
7.3 DBM-1标模侧向力的控制结果
7.3.1 标模纵向侧向力控制试验结果
7.3.2 标模横向侧向力控制试验结果
7.4 本章小结
第八章 全文总结与展望
8.1 本文的主要工作和结论
8.2 后续研究工作展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的主要论文
发布时间: 2005-07-08
参考文献
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