翼型绕流不同频率展向振荡电磁力减阻控制实验研究

研究结果表明展向振荡电磁力可控制湍流边界层,电磁力的振荡频率对湍流的控制效果有影响,但并未讨论电磁力振荡频率对控制效果的影响机理。实验研究了不同频率展向振荡电磁力控制翼型绕流的减阻效果及其影响机理。实验在转动的水槽中进行,在翼型的背风面包覆展向振荡电磁力激活板,并将其浸入水槽中,利用应变传感器测量翼型的阻力,基于意法半导体公司生产的微处理器开发电磁力控制器,用于控制电磁力的方向和振荡频率。研究结果表明展向振荡电磁力对翼型绕流具有减阻效果,对比分析了不同频率的展向振荡电磁力的减阻效果,发现电磁力的振荡频率为20 Hz时减阻效果较优,减阻效率可达到18%;展向振荡电磁力可减小翼型阻力的振动幅值,具有减震功能;当电磁力的振动频率与阻力曲线内小波动频率相近时,电磁力的减阻减震的效果最佳。     

翼型局部弹性自激振动的增升减阻效应研究

基于几何非线性的浅拱理论及空气动力学理论,建立了局部弹性翼型的气动弹性模型,并针对该模型建立了在ALE坐标下局部弹性翼型与非定常流场的耦合算法;对振动NACA0012翼型的非定常气动力进行了计算,结果与文献数据吻合良好,验证了算法的准确性;对雷诺数为2×105时弹性翼面自激振动对翼型的增升减阻效应进行了数值分析.研究结...     

基于方格网状等离子体激励器的翼型湍流减阻实验

等离子体流动控制技术具有结构简单、响应迅速等特点，已成为流动控制领域的研究热点。为减小飞机的湍流摩擦阻力， 提出了一种基于方格网状等离子体激励器的新型湍流减阻方法，研究了其放电特性与诱导流动特性，并在风洞中获得该激励器减小NACA0012翼型湍流摩擦阻力的参数规律。结果表明，静止条件下，方格网状激励诱导的射流速度与占空比成正比，而随脉冲频率的增大先增加后减小，诱导射流的最大瞬时速度为1.75 m/s。来流速度为15 m/s时，激励能使翼型湍流摩擦阻力减小3.5%。方格网状激励诱导产生的射流使近壁面流体整体抬升，破坏近壁面涡结构，进而抑制湍流生成，实现摩擦减阻。     

超音速翼型激波边界层干扰的数值模拟

通过求解可压缩雷诺平均N-S方程（RANS）和S-A湍流模型,数值模拟了菱形翼型在超音速情况下的流动,并对在超音速飞行中襟翼偏转产生的激波一边界层干扰现象进行了分析和比较。计算得到的压力系数与理论计算的结果比较吻合,力矩系数也符合理论分析的结果。     

关于预测控制的鲁棒性

讨论了预测控制的鲁棒性问题。通过利用内模控制理论,给出了预测控制稳定的和品质的鲁棒性判据。     

基于遗传算法的一类非线性系统的变结构控制

针对不确定性的非线性控制系统,提出了一种基于遗传算法的滑模变结构控制方法.采用遗传算法实时调整切换面参数和趋近律系数,构造出最佳切换函数和指数趋近律,使得系统不仅能快速到达切换面,增强了系统的鲁棒性,而且消除了系统抖振,实现了完全跟踪,改善了控制系统的性能.通过对倒立摆系统进行仿真,结果表明该控制方法的有效性.     

基于滑模变结构控制的异步电机调速系统研究

为提高异步电机调速系统抗干扰能力,改善其动态特性,以异步电机矢量控制系统为基础,针对电流环和转速环分别设计了电流滑模控制器和转速滑模控制器,并利用指数趋近律来削弱抖振,详细阐述了控制器设计步骤。利用MATLAB／SIMULINK对滑模控制系统进行仿真,并与PI控制系统进行对比分析。最后利用dSPACE实时仿真系统对异步电机滑模变结构控制系统进行实验验证。结果表明,所设计的异步电机滑模变结构控制系统动态特性更好,抗干扰能力更强。     

基于LTR观测器的输入时滞系统的滑模控制

针对一类线性时滞系统且存在外部噪声干扰和参数不确定性问题,提出一种基于回路传输恢复(LTR)观测器的滑模变结构控制方法.为了简化时滞变结构控制器的设计,采用非奇异线性变换将输入时滞的线性系统转化为无时滞系统,并进行滑模变结构控制器的设计、理论分析及稳定性证明.仿真结果表明,该方法对时滞系统在噪声干扰和过程参数不确定性时系统状态快速达到稳态,得到的控制效果仍具有较好的稳定性.     

电磁力控制翼型失速的研究

电磁场在导电的流体边界层上产生的电磁力能有效地改变边界层的结构,控制边界层的流动分离,消除涡流,可以增加翼型体升力,减少其阻力,实现对翼型失速的控制.本文基于电磁体积力控制流体边界层原理,将包覆有特制电磁激活板的翼型体置于弱电解质溶液中,利用基于TMS320F2812(DSP芯片)组建的翼型失速实验控制系统来灵活改变翼型的攻角和转速,显示流场的演化过程,测量升力和阻力的变化;实验结果表明,电磁力能够消除翼型的尾流涡街,正向电磁力能够有效地抑制和延缓翼型失速的发生.     

基于离散非线性指数趋近律的变结构控制

 针对传统趋近律抖振大、趋近速度不快的缺陷,提出了一种新的离散趋近律。通过在指数趋近律切换项系数中加入非线性函数,实现了切换项系数随运动点到切换面的距离从大到小逐步变化,加快了趋近速度并降低了抖振,间接提高了系统鲁棒性。仿真结果证明,离散非线性指数趋近律具有良好的趋近品质,对确定性系统和不确定系统都有良好的控制效果。     

Plate drag reduction with low surface energy coating in water tunnel

Conclusion The drag of the flat plate model showed that the low surface energy coating models were capable of reducing drag (18%–30%) in a certain range of speed. For a solid with a low surface energy that has low tensile strength, the effect of surface characteristics on the turbulent structure is measured and a significant difference between Al plate and plate covered coating of low surface energy is found. The tensile slrength of the bond between water and solid material is the predominant parameter.     

仿生射流表面减阻特性实验研究

基于鱼类鳃裂部位仿生射流表面理论分析,对仿生射流表面回转体进行射流实验,研究其减阻特性。运用扭矩信号耦合器,分别对光滑表面实验模型和射流表面实验模型在不同旋转速度下进行摩擦扭矩测试,得到射流减阻特性曲线。研究结果表明:仿生射流表面具有较好的减阻效果,减阻率与实验模型转速、射流速度、射流孔径有着密切关系;射流最大减阻率达到10.8%。     

仿生二级微沟槽表面减阻特性数值模拟

快速游动的鲨鱼,其皮肤表面布满沿流动方向的沟槽,这种沟槽能够减小鲨鱼游动过程中的阻力。通过仿生技术人们设计了一系列具有单一尺度的沟槽结构,如V型、L型、U型等(定义为原始沟槽),并获得了一定的减阻效果。然而通过仔细观察,发现鲨鱼皮肤表面的沟槽并非是单一尺度的。根据这一启发,通过在原始V型沟槽顶部两侧增加小尺度三角形突起,设计了一种二级沟槽表面。利用RNGk-ε湍流模型,对原始V型沟槽和二级沟槽表面进行了流场分析。讨论了在不同雷诺数的情况下,两种沟槽壁面对湍流边界层内速度分布、沟槽壁面切应力及减阻效果的影响。计算结果表明,在一定雷诺数范围,原始V型沟槽最佳减阻4.6%,二级沟槽结构最佳减阻8.07%,二级沟槽减阻效果明显优于原始V型沟槽。二级沟槽表面能够更有效地抑制边界层内湍流流动,减小了流体流动的黏性阻力,具有更好的减阻效果。     

导叶式旋风管排气管内流动减阻的试验研究

通过对导叶式旋风管内流动参数的测量分析,发现排气管内气流旋转强度高,并存在“滞流”、“倒流”及逆压梯度等无益于颗粒分离的流动状态,造成排气管内压力损失约占旋风管总压降的22%。在排气管内安装框形结构后,可有效削弱和抑制上述耗能流动,在保证分离效率基本不变的前提下,使旋风管减阻幅度达到9%。     

不同喷气形式下船舶微气泡减阻水池试验研究

针对一平底型船模,分别在船模底部的首、中部安装多孔硅材料板以生成微气泡,在大型拖曳水池中进行了五种拖曳速度、五种喷气量、三种喷气形式下的对比性试验,试验结果表明,在相同条件下,船模首、中部同时喷气,减阻效果均优于仅在首部喷气的情况,总减阻率达32．8％,在相同拖曳速度和不同喷气形式下,纵倾角随喷气量变化很小,可忽略对总减阻率的影响。     

涡流发生器对重型货车气动减阻特性的影响

为了解涡流发生器对重型厢式货车气动减阻特性的影响,以某国产重型厢式货车为研究对象,基于计算流体动力学的数值模拟,研究涡流发生器的形状、布置位置、高度以及间隙比对厢式货车的减阻效果,并分别从速度流线结构、湍动能分布和压力分布等方面探讨其减阻原因。结果表明:涡流发生器的形状、布置位置、高度以及间隙比对重型厢式货车气动阻力的影响较大。其中叉形涡流发生器位于货厢后端时的气动阻力系数最小,其值为0.699 6,相对于货车原始模型的减阻率为11.7%,因此叉形涡流发生器是最佳的涡流发生器造型。加装涡流发生器减小了货车尾部涡流区的面积和强度,使尾部气流延迟分离,进而减小了货车前后压差阻力。     

The experimental study of interaction between shock wave and turbulence

The interaction between shock wave and turbulence has been studied in supersonic turbulent mix layer wind tunnel. The interaction between oblique shock wave and turbulent boundary layer and the influence of large vortex in mix layer on oblique shock wave have been observed by NPLS technique. From NPLS image, not only complex flow structure is observed but also time-dependent supersonic flow visualization is realized. The mechanism of interaction between shock wave and turbulence is discussed based on high quality NPLS image.     

一类微分方程激波解的多层现象

利用匹配条件讨论一类微分方程激波解 ,探讨了其渐近解的多层现象 .     

考虑刚度折减的弹性二阶分析法在双跨排架结构中的运用

在框架结构设计中,构件的二阶效应采用一种实用且高效的考虑构件刚度折减的弹性有限元法来分析,该方法既能考虑结构的几何非线性又能考虑材料非线性,其准确性主要依赖于对构件刚度折减系数取值的合理性,但目前尚缺乏对排架结构的刚度折减系数的研究。以34个典型单层双跨等高排架结构为研究对象,进行最不利荷载条件下的弹性二阶分析和静力非线性分析,以排架结构整体二阶效应等效为基准,提出适用于双跨排架柱的统一刚度折减系数建议值;通过对多个双跨排架结构的非线性分析结果对比,验证了考虑刚度折减的弹性二阶分析法应用于排架结构的有效性,以及其刚度折减系数取值的合理性。     

锅炉启动疏水回收至除氧器的降噪实验研究

将超临界直流锅炉启动疏水引入除氧器,可同时回收疏水工质及其热量.启动疏水在进入除氧器时,由于压力的骤降会产生巨大动能会冲击并损害除氧器内件,且伴随有近100 dB(A)的蒸汽水下喷射噪声.针对这一问题,设计了蒸汽喷射器和小孔喷注消声器作为降噪装置进行对比实验.结果表明,蒸汽在蒸汽喷射器内被冷凝,使得蒸汽水下喷射噪声被降低至80 dB(A)以下.小孔喷注消声器则不能使蒸汽在进入过冷水之前被冷凝,其蒸汽水下喷射噪声最低也在80 dB(A)以上.因此蒸汽喷射器在降低蒸汽水下喷射噪声方面要优于小孔喷注消声器.