引信气流压电发电机气流控制进气道内湍流数值模拟研究

• 作 者: 吕娜
• 出 处: 南京理工大学
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 引信 气流发电机 进气道 内流场 三维数值模拟

引信气流压电发电机是基于一种利用压电效应将连续的振动机械能换能为引信供电的新型发电方法,具有结构简单、体积小、工作可靠性高、换能功率大、易贮存等一系列优点而成为小体积大功率引信电源的首选。其进气道内流场的性质对谐振发电工作过程有着密切关系,而进气道的结构参数改变其内流场也会随之变化,因此,内流场的变化过程与结构参数的关系对于气流发电机成功发电至关重要。应用计算流体动力学方法进行内流场数值模拟,进而分析进气道结构参数对内流场的影响作用,预测进气道结构的控制作用,为进气道的工程设计提供技术支持。进气道结构的几何特性严重影响进气道出流速度分布,根据引信气流压电发电机方案和环隙形气流驱动谐振发电原理,设计进气道结构为环隙直进气道与环隙收缩形进气道两种方案。通过计算流体力学方法对进气道内流场相关参数进行了三维数值模拟,获得了两种结构方案内流场的流线图、速度矢量分布图、压力等值线图等,经过比较,选择转捩更近进气口、速度场发展分布均匀和出流口增速更快的环隙收缩形进气道结构方案。对环隙收缩形进气道结构进行了初步的研究,通过对比不同尺寸下的进气道内流场速度分布,分析出进气道长度、管径大小与内流场速度分布的关系。结果表明,发展段长度对内流场速度分布的影响作用较大、转捩段长度和管径大小对内流场速度分布的影响可以忽略。研究方法与结果为引信气流发电机的气动谐振机理研究与实验提供了一定的理论依据,为发电机进气道结构的进一步研究和设计提供了参考。