【摘 要】
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旋涡作为一种广泛存在的流动现象,在流体运动中有着十分重要的作用,旋涡与物面相互作用的例子在飞行器、风工程等应用中同样也是比比皆是。对于研究旋涡与物面相互作用这一问题,不仅具有重要的学术科研价值,同样也具备相当广阔的工程应用前景。本研究以流向旋涡与物面相互作用为研究重点,从机理探索及实际应用两个方面对其展开探究。机理探索方面,以单个流向旋涡与平板物面相互作用这一物理模型为基础,利用油流显示技术定性分
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旋涡作为一种广泛存在的流动现象,在流体运动中有着十分重要的作用,旋涡与物面相互作用的例子在飞行器、风工程等应用中同样也是比比皆是。对于研究旋涡与物面相互作用这一问题,不仅具有重要的学术科研价值,同样也具备相当广阔的工程应用前景。本研究以流向旋涡与物面相互作用为研究重点,从机理探索及实际应用两个方面对其展开探究。机理探索方面,以单个流向旋涡与平板物面相互作用这一物理模型为基础,利用油流显示技术定性分析了作用过程中近壁面流场结构;并获取了作用过程中平板物面的压力分布和空间流场特性,分析了次生旋涡的成因及表现;进一步对异旋向流向涡对与平板物面相互作用的空间流场特性进行了分析,将作用过程分为了涡-涡作用阶段和涡-面作用阶段,总结得出了各个作用阶段下的流动规律;最后在实际应用方面,以压力梯度流道和大后掠双三角翼为研究平台,完成了流向旋涡与物面作用的潜在工程应用探索研究。研究结果表明:单个流向旋涡与平板物面相互作用不仅存在“镜像效应”,在竖直方向上同样存在离壁运动,并且相互作用过程中产生了新的次生旋涡结构;对于两个旋涡强度不等的异旋向流向涡对,旋涡强度较小一侧会受到旋涡强度较强一侧的卷吸作用,且最小间距会显著影响旋涡间的作用强度;流向旋涡会消除由压力梯度引起的减速分离区,同时旋涡的强度和空间位置会受压力梯度作用发生改变;通过头尖部扰动片能有效调控大后掠双三角翼背风区涡系结构,并能改变两侧翼面的气动载荷分布,产生可控滚转力矩。
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