[发明专利]一种基于合成射流的水下滑翔机开环主动流动控制装置

说明书

本发明公开一种基于合成射流的水下滑翔机开环主动流动控制装置，涉及主动流动控制领域，包括设置于水下滑翔机机翼内前端的机械双腔振动式合成射流激励器；所述机械双腔振动式合成射流激励器电连接有控制单元，所述控制单元固定设置于水下滑翔机内；所述水下滑翔机机翼上表面前端开设有多个射流喷口，所述机械双腔振动式合成射流激励器位于所述射流喷口位置处。本发明提供的基于合成射流的水下滑翔机开环主动流动控制装置，通过局部扰动，获得局部或全局的有效流动改变，进而实现增升减阻、改善流场、抑制噪声等目的。

技术领域

本发明涉及主动流动控制技术领域，特别是涉及一种基于合成射流的水下滑翔机开环主动流动控制装置。

背景技术

水下滑翔机(Underwater Glider，UG)是一种利用净浮力和姿态角调节获得推进力的新型水下航行器。相比于传统水下航行器，水下滑翔机具有航程远、持续工作能力强和经济性好等优点。水下滑翔机作为一种水下无人智能移动平台，在探索海洋资源、海洋科学考察和军事等领域有着广阔的应用前景和巨大的潜在价值。水下滑翔机按照外形可分为传统回转体式和翼身融合式两类。由于回转体壳体外形不能像水翼一样提供非常高的升力，所以传统回转体式滑翔机在加装高展弦比水翼下的最大升阻比也只能达到5左右。而翼身融合式水下滑翔机由于具有更大的水翼面积能显著提高升阻比。

水下滑翔机滑翔比是决定其航程和经济性的关键因素之一，而滑翔比主要取决于水下滑翔机的升阻比。因而，升阻比对滑翔机航程和经济性至关重要。目前，翼身融合水下滑翔机通过外形优化设计升阻比可达15～20，然而不管外形怎么优化，在航行过程中由于流动分离现象的存在，导致阻力系数增加和升力系数减小，限制其升阻比的进一步提升。而且，仅依靠外形优化来提升水下滑翔机的升阻比会使得滑翔机内部空间狭窄，削弱其探测能力或者工作时间。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于合成射流的水下滑翔机开环主动流动控制装置，以解决上述现有技术存在的问题，通过局部扰动，获得局部或全局的有效流动改变，进而实现增升减阻、改善流场、抑制噪声等目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种基于合成射流的水下滑翔机开环主动流动控制装置，包括设置于水下滑翔机机翼内前端的机械双腔振动式合成射流激励器；所述机械双腔振动式合成射流激励器电连接有控制单元，所述控制单元固定设置于水下滑翔机内；所述水下滑翔机机翼上表面前端开设有多个射流喷口，所述机械双腔振动式合成射流激励器位于所述射流喷口位置处。

可选的，所述机械双腔振动式合成射流激励器包括固定连接且内部连通的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体和第二腔体的水平截面为“8”字型结构，所述第一腔体和第二腔体内均分别开设有圆形的空腔，且所述第一腔体内的空腔直径大于所述第二腔体内的空腔直径，所述第一腔体内的空腔高度大于所述第二腔体内的空腔高度；所述第一腔体和第二腔体连接处的内壁底部开设有连通口，所述第一腔体两个内壁之间连接有水平设置的活塞导轨，所述活塞导轨上套设有与所述第一腔体内顶壁接触的机械式往复活塞；所述第二腔体顶部开设有第一喷口，所述第一腔体顶部开设有第二喷口。

可选的，所述水下滑翔机机翼的切面长度为c，所述机械双腔振动式合成射流激励器位于所述水下滑翔机机翼前端0.3c位置处。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明通过合成射流技术对翼身融合水下滑翔机进行主动流动控制。在物体流场中通过定常射流施加扰动并与流动的内在模式相耦合来实现对流动的控制。通过局部扰动，获得局部或全局的有效流动改变，进而实现增升减阻、改善流场、抑制噪声等目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。