基于合成双射流的简单襟翼流动分离控制

doi:10.7527/S1000-6893.2024.31512

流体力学与飞行力学

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基于合成双射流的简单襟翼流动分离控制

周子杰¹, 罗振兵¹(), 邓雄¹, 周岩¹, 郭正¹, 张鉴源², 赵志杰¹

^1.国防科技大学空天科学学院，长沙 410073
^2.中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所空天飞行器技术航空科技重点实验室，成都 610091

收稿日期:2024-11-08 修回日期:2024-12-02 接受日期:2024-12-24 出版日期:2024-12-31 发布日期:2024-12-30
通讯作者: 罗振兵 E-mail:luozhenbing@163. com
基金资助:
国家自然科学基金联合基金(U2141252)

Flow separation control of simple flaps based on dual synthetic jets

Zijie ZHOU¹, Zhenbing LUO¹(), Xiong DENG¹, Yan ZHOU¹, Zheng GUO¹, Jianyuan ZHANG², Zhijie ZHAO¹

^1.College of Aerospace Science and Engineering，National University of Defense Technology，Changsha 410073，China
^2.Key Laboratory of Aerospace Aircraft Technology，China Aviation Industry Corporation Chengdu Aircraft Design and Research Institute，Chengdu 610091，China

Received:2024-11-08 Revised:2024-12-02 Accepted:2024-12-24 Online:2024-12-31 Published:2024-12-30
Contact: Zhenbing LUO E-mail:luozhenbing@163. com
Supported by:
Joint Funds of the National Natural Science Foundation of China(U2141252)

摘要/Abstract

摘要：

为探究基于阵列式合成双射流对大偏角简单襟翼的流动分离控制能力，采用数值模拟的方法，研究了不同参数下翼型绕流流场的气动控制特性及控制机制，并详细研究分离涡的控制演化。结果表明：随着无量纲动量系数C_μ 的增大，合成双射流对于流动分离的控制能力逐渐提高，当合成双射流无量纲驱动频率F⁺ =3.088、动量系数C_μ =0.028 99时，增升减阻效果好、效费比低，算例内综合控制效果最佳。此外，阵列式合成双射流有效控制了大偏角简单襟翼的分离涡脱落演化，通过射流加速翼型上表面气流速度，吸引剪切层外高速气流重新附壁，吸入剪切层内低能量气流，供翼型分离区流体抵抗气流黏性耗散。该循环将展向发展的大尺度螺旋旋涡诱导控制为小尺度涡，使襟翼壁面上气流逆压梯度得到缓解，减少襟翼能量耗散。

关键词: 合成双射流, 气动控制规律, 分离涡, 控制机制, 涡脱落

Abstract:

This study investigates the flow separation control capability of an array of dual synthetic jets on a high-angle simple flap. Through numerical simulations.The aerodynamic control characteristics and mechanisms of the flow field around the airfoil were analyzed under various parameters，with a detailed examination of the control evolution of the separation vortex. The results indicate that as the dimensionless momentum coefficient C_μ increases， the control effectiveness of the dual synthetic jets for flow separation progressively improves. Optimal lift enhancement and drag reduction effects are achieved when the dimensionless driving frequency F ⁺ =3.088 and the momentum coefficient C_μ =0.028 99， resulting in the best overall control performance within the investigated cases. Additionally， the array of dual synthetic jets effectively controlled the evolution of the separation vortex on the high-angle simple flap by accelerating the airflow over the upper surface of the airfoil attracting high-speed airflow from the shear layer to reattach to the surface， and low-energy airflow drawing in from the shear layer to counteract the viscous dissipation in the separation region. This cyclic process transforms the development of large-scale spiral vortices into smaller-scale vortices， alleviating the adverse pressure gradient on the flap surface and reducing energy dissipation in the flap.

Key words: dual synthetic jets, aerodynamic control characteristics, separated vortex, control mechanism, vortex shedding

中图分类号:

V211

周子杰, 罗振兵, 邓雄, 周岩, 郭正, 张鉴源, 赵志杰. 基于合成双射流的简单襟翼流动分离控制[J]. 航空学报, 2025, 46(14): 131512.

Zijie ZHOU, Zhenbing LUO, Xiong DENG, Yan ZHOU, Zheng GUO, Jianyuan ZHANG, Zhijie ZHAO. Flow separation control of simple flaps based on dual synthetic jets[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2025, 46(14): 131512.

图/表 13

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参考文献 35

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主管单位：中国科学技术协会主办单位：中国航空学会北京航空航天大学

网格数/10⁴	升力系数C_L	阻力系数C_D	力距系数C_m
28	1.621 0	0.199 1	0.386 8
38	1.653 6	0.203 1	0.394 0
48	1.654 8	0.205 3	0.397 7

时间步长	C_L	C_D	C_m
0.000 100	1.645 2	0.200 8	0.391 4
0.000 125	1.653 6	0.203 1	0.394 0
0.000 150	1.655 8	0.204 7	0.395 1

基于合成双射流的简单襟翼流动分离控制

Flow separation control of simple flaps based on dual synthetic jets

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