[实用新型]一种评估合成射流平板湍流减阻的实验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于航空航天领域，涉及一种评估合成射流平板湍流减阻的实验装置，以评估得到合成射流激励器在平板湍流边界层减阻的效果。

背景技术

环境对现代工程技术发展的影响越来越大。气候变化已经成为推动技术发展的主要动力，航空工业也不例外。基于此情形，更严厉的监管措施极有可能在未来几年里出现，设计环境友好型飞机已经成为飞机制造商的一大挑战。减少排放，尤其是二氧化碳和氮氧化物等温室气体的排放，是当前飞机设计的新范例。然而，减少最终的排放只能通过减少飞行过程中的阻力从而进一步减少燃料来实现。

减阻研究是大型飞机发展的基础科学技术问题之一，是提高飞行器续航能力和节约能耗的有效手段，是提高飞行器续航能力和节约能耗的有效手段。减低飞行器的阻力可以增大飞行器的续航、降低燃油消耗、增加有效载荷、减少飞行器的直接运行成本。在飞行器受到的总阻力中，表面摩擦力(粘性阻力)占有很大的比例，尤其对于大多数运输机所处的亚声速巡航飞行状态，表面摩擦阻力甚至超过了飞行器总阻力的一半。关于表面摩擦阻力的减阻研究，学术界通常分为两个方向：层流边界层控制和湍流边界层减阻，其中湍流边界层减阻技术研究的意义重大，已被NASA列为21世纪的航空关键技术之一。

本实用新型涉及的内容为湍流边界层主动流动控制减阻测量技术，主要研究合成射流技术、等离子体脉冲的减阻效果。希望通过研究，帮助实现飞机机翼在粘性阻力方面的减阻。本实用新型希望发展湍流表面摩阻的主动控制减阻技术,实现飞机的节能减排，以此实现保护环境和提升经济效益的目标。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种评估合成射流平板湍流减阻的实验装置及方法。

本实用新型评估合成射流平板湍流减阻的实验装置，包括低湍流度静声风洞、测试平台、测力天平、发烟机、LDV激光测速设备、合成射流平板湍流减阻装置；

所述的测试平台固定设置于低湍流度静声风洞实验段内，测试平台包括固定支架、零压力梯度平板、导轨，导轨沿空气流动方向设置于零压力梯度平板下方，LDV激光测速设备的探头固定于导轨滑块上，在零压力梯度平板上沿着空气流动方向开有若干测压孔，每个测压孔通过橡皮管连接置于风洞外的测力天平，在零压力梯度平板前沿放置有一根长棒，用以扰乱气流形成湍流；

所述的发烟机设置于风洞入口处；

所述的合成射流平板湍流减阻装置用于发生射流以改变零压力梯度平板上的流场分布。

上述技术方案中，所述的合成射流平板湍流减阻装置包括振动器、壳体罩和出气盖，所述的壳体罩包括开有圆孔的底部、长条形且中空的出气口以及将底部圆孔与长条形出气口相连通的过渡区；振动器出口形状与壳体罩底部相同，二者紧密连接，出气盖呈长条形，紧密盖合于壳体罩出气口上，在出气盖表面开有若干出气孔，当振动器通电，振动器带动壳体罩内空气振动，在出气孔处形成射流。

所述的零压力梯度平板包括固定于固定支架上的水平平板和设于水平平板尾端的可调尾板，所述的可调尾板一端与水平平板铰接，另一端通过伸缩杆与固定支架连接，可调尾板与水平面夹角可通过伸缩杆的伸缩进行调节。

应用上述的装置进行评估合成射流平板湍流减阻的实验方法，包括以下步骤：

(1)开启风洞，调节零压力梯度平板，通过监测与测压孔相连的各测力天平的数据，直到各压力数值相等，即得到零压力梯度；

(3)开启发烟机，打开LDV激光测速设备，从长棒后方沿空气流动方向取若干x点位置进行测量，对每个选取的x轴位置，在该位置的y轴方向上依次测量来流速度，最后得到无激励器时平板表面不同x位置处沿y轴的流场速度分布；

(4)安装合成射流平板湍流减阻装置(即激励器)，将其设置于零压力梯度平板下方，使合成射流平板湍流减阻装置的射流出口嵌于零压力梯度平板内，且射流出口上表面与零压力梯度平板的表面平齐，重复步骤，测得有激励器但不开启时平板表面不同x位置处沿y轴的流场速度分布；之后再开启激励器，再次重复步骤，测得有激励器且开启时平板表面不同x位置处沿y轴的流场速度分布；

(5)依据每次获得的实验数据分析每次实验时平板流场分布，绘制不同x位置沿y轴的速度分布图与不同x位置沿y轴的湍流度分布图，不同x位置沿y轴的速度分布图各条曲线走势接近且不同x位置沿y轴的湍流度分布图曲线走势接近则证明测试位置处湍流已充分发展，则该次实验数据有效；

(6)采用最小二乘法，按照Spalding公式