基于合成双射流的简单襟翼流动分离控制
收稿日期: 2024-11-08
修回日期: 2024-12-02
录用日期: 2024-12-24
网络出版日期: 2024-12-30
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
Received date: 2024-11-08
Revised date: 2024-12-02
Accepted date: 2024-12-24
Online published: 2024-12-30
Supported by
Joint Funds of the National Natural Science Foundation of China(U2141252)
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Cμ 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Cμ =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。
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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 Cμ 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 Cμ =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.
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