仿生学覆羽厚度对机翼失速控制效果的实验研究

作     者：黄逸军 巩绪安 马兴宇 姜楠 HUANG Yijun;GONG Xu’an;MA Xingyu;JIANG Nan

作者机构：天津大学机械工程学院力学系天津300354 天津市现代工程力学重点实验室天津300354 西北工业大学翼型、叶栅空气动力学国家重点实验室西安710072 西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031 

基　　金：国家自然科学基金项目(11902218,11972251,12172242,12272265,12202310) 翼型、叶栅空气动力学重点实验室稳定支持经费项目(61422010301) 西南交通大学牵引动力国家重点实验室开放课题项目(TPL2306) 中德合作研究小组计划项目(GZ1575) 天津市研究生科研创新项目(2022SKY058) 

出 版 物：《实验流体力学》 (Journal of Experiments in Fluid Mechanics)

年 卷 期：2023年第37卷第4期

页      码：105-115页

摘      要：受鸟类翼面覆羽结构特点的启发,在前期仿生流动控制工作基础上,本文设计了不同厚度的柔性锯齿型人工覆羽,将其分别安装于NACA0018平直机翼上翼面不同弦长位置,通过实验考察大迎角条件下流动分离控制效果。实验在天津大学低湍流度风洞进行,采用坐标架对机翼尾流区进行扫掠测量,使用热线风速仪获取尾流区的平均速度和脉动速度信息,并使用高速相机拍摄人工覆羽的运动情况。通过平均速度分布、脉动速度均方根曲线、功率谱密度、小波能谱和小波等值云图等对不同厚度覆羽的流动分离控制效果进行对比分析。实验结果表明,对于小厚度覆羽:安装在机翼前缘附近时,能有效减小前缘剪切层和机翼上表面之间的距离,这是由于覆羽自适应振动促进了低频大尺度相干结构向高频小尺度相干结构的转化;安装在机翼尾缘附近时,机翼周围流场无明显变化。相反,对于大厚度覆羽,覆羽阻碍分离回流区沿机翼表面向前缘发展,在靠近机翼尾缘时,流动分离控制效果较好。此外,本文还结合粒子图像测速技术绘制了覆羽的运动情况和周围流场流动示意图,验证了不同工况下人工覆羽的流动分离控制效果,对比分析了不同厚度覆羽实现流动分离控制的机理。

主 题 词：仿生学 人工覆羽 流动分离控制 功率谱密度 小波分析 多尺度分析 

学科分类：080704[080704] 080103[080103] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.11729/syltlx20230028

馆 藏 号：203123717...