當實際物體做非定常運動時,由於場行攻角和氣動外形的幾何特性的影響,引起物面上氣流分離、旋渦脫落等現象。這些現象具有非線性的特點,而在跨音速流動範圍內,其非線性特徵更為強烈。在這種情況下,既使物體做等幅周期振動,非定常氣動力的幅值也呈現複雜的變化,出現滯回現象。
基本介紹
- 中文名：非定常分離流
- 外文名：Unsteady flow separation
- 發生：實際物體做非定常運動時
- 領域：航空航天
- 特點：非線性
- 現象：滯回現象
簡介,本質,背景,控制的意義,
簡介
當實際物體做非定常運動時,由於場行攻角和氣動外形的幾何特性的影響,引起物面上氣流分離、旋渦脫落等現象。這些現象具有非線性的特點,而在跨音速流動範圍內,其非線性特徵更為強烈。在這種情況下,既使物體做等幅周期振動,非定常氣動力的幅值也呈現複雜的變化,出現滯回現象。
本質
非定常分離流在本質上是粘性流動和非粘性流動互相干擾的一類複雜的流動現象。眾所周知,在邊界層這一薄層內的流體因粘性的阻滯作用而喪失了部分動能,當流體的動能不足以抵抗主流區的逆壓強梯度時,就會在壁面附近形成反向流動。
背景
在以往的研究中,人們關注較多的是穩定流場中橫噴干擾現象。但從風洞試驗中可以發現,在穩定流場中橫向噴流的啟動和關閉,均會導致測量信號較大幅度的振盪。可見,發動機啟動和關車階段的流場呈現出強烈的非定常特徵。噴流干擾流場的建立,是通過流場參數傳遞和匹配而趨於平衡的動態過程。
控制的意義
現代先進航空發動機的負荷越來越高,導致風扇/壓氣機內部葉片表面的流動分離不可避免.然而,大尺度非定常分離流必然導致發動機效率下降,甚至出現旋轉失速和喘振,從而制約發動機負荷的進一步提高.在不斷提高風扇/壓氣機系統負荷的情況下,利用非定常分離流動的相關特性,選擇合適的措施,控制流動的分離,使葉輪機在較高的負荷下還能保持較高的效率和較寬廣的穩定工作範圍,是葉輪機中非定常氣動力學研究的一個重要方向.
非定常分離流
非定常分離流近年來,外流界利用非定常激勵對機翼過失速流動控制進行了大量的試驗和CFD研究,取得了明顯的正效果,使得升力增加、阻力減小.機翼是單物體繞流,必須外加非定常激勵;而壓氣機是多物體繞流系統,上游葉排的尾跡和主流區以一定的通過頻率交替掃過將對下游相鄰葉排產生影響,此影響從本質上說是上游葉排對下游相鄰葉排的一種“非定常激勵”,可直接用來對下游相鄰葉排的非定常分離流進行控制,我們將此稱之為“尾流撞擊效應”.
