[发明专利]一种偏转翼分离流动控制装置与方法

说明书

本发明提供了一种偏转翼分离流动控制装置与方法，包括翼型，偏转翼，所述偏转翼固定在翼型的前缘，用来控制翼型的流动分离，可以使来流向翼型上表面偏转，从而增加上表面边界底层的流动速度，达到抑制翼型大范围流动分离的效果，本发明的翼型装置设计简单、制造成本低且安装方便，耐老化，另外，在不改变偏转翼安装角的情况下，翼型能适应大范围迎角来流情况，本发明还提供了一种利用偏转翼分离流动控制方法，该方法为被动控制法，该方法可实现通过安装偏转翼，从而有效控制大范围流动分离。

技术领域

本发明涉及翼型空气动力学领域，具体涉及一种利用偏转翼改善大范围流动分离的翼型及其控制方法。

背景技术

随着空气动力学的不断发展，翼型逐渐广泛应用于航空航天、军工、风力发电等领

域。但翼型在大范围流动分离下会出现翼型的升阻比急剧降低、翼型的气动参数波动剧烈以及流场复杂等缺点。

现有技术中也有解决上述问题的技术方案，在《机翼大攻角分离流控制技术研究》论文中公开了一种在翼型前缘设置微小平板来抑制翼型上流动分离的新方法，以计算软件CFD对微小平板的流动控制进行数值模拟。该方法研究在攻角一定的情况下微小平板的长度、安装角、相对翼型的安装位置等对抑制翼型上流动分离效果的影响；并采用正交优化方法，以翼型最大升阻比为优化目标，得到该小平板最佳长度、安装角和安装位置，但存在小平板的设计较繁杂，在确定小平板具体最优长度、安装角及安装位置等操作复杂的不足；在《等离子激励对NACA0015翼型分离流动影响的数值研究》论文中公开了一种基于等离子体在电磁场力的作用下运动或气体放电产生的压力、温度变化，对流场施加一种可控扰动，如通过控制DBD等离子体气动激励来抑制翼型流动分离，但存在DBD激励存在诱导气流加速的能力较弱、激励器的绝缘材料在交变高电压和等离子体的作用下会不断老化等问题。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种利用偏转翼改善大范围流动分离的方法，其设计和操作简单，耐老化。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种偏转翼分离流动控制装置，包括翼型，其特征在于还包括偏转翼，所述偏转翼固定在翼型的前缘，用来控制翼型的流动分离。

优选的，所述翼型为多段翼或普通翼型。

优选的，所述偏转翼为曲面板、多段翼、格尼襟翼、普通翼型、普通平板。

优选的，所述偏转翼的位置范围可从翼型前缘的15%到翼型前缘的20%范围内，可防止翼型发生失速现象，并且较好的保持了升力线斜率。

优选的，所述偏转翼到翼型的距离为翼型的弦长的6%～20%，此距离对翼型的升力和阻力有较好的影响效果。

优选的，所述偏转翼的弦长为翼型的弦长的8%～20%，此范围内偏转翼弦长对流动分离的控制效果较为稳定。

优选的，所述偏转翼的厚度为自身的弦长的9%～20%，此偏转翼厚度范围对翼型的升力阻力特性有较好的影响效果。

优选的，所述偏转翼的安装角为与翼型夹角10°～20°，此范围内安装角对减小对升力系数、阻力系数、升阻比都是有利的，并且对于升力系数、阻力系数、升阻比提升影响最大。

一种所述偏转翼分离流动控制方法，通过被动控制方法控制偏转翼，所述被动控制是指将偏转翼固定于翼型前缘上部，使来流向翼型上表面偏转，从而增加上表面边界底层的流动速度，达到抑制翼型大范围流动分离的效果，被动控制方法的优点是结构简单，无需添加额外的能量消耗装置或系统。

本发明针对易发生流动分离的翼型进行优化设计，将偏转翼安装在翼型靠近前缘处，通过增加翼型上表面边界底层的流动速度来达到抑制翼型大范围流动分离的目的。本发明通过如下措施达到该目的：