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《中国人民解放军国防科学技术大学》 2002年
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合成射流流动机理及应用技术研究

罗振兵  
【摘要】: 基于混沌理论及非线性系统特征的合成射流技术是国际上近几年提出的一种全新的流动主动控制技术。合成射流激励器作为该技术的关键工作部件,具有无需流体输送,净质量流量为零,动量不为零的特点,而且合成射流激励器工作时只需要电能,易于实现电参数控制。合成射流技术目前正处于探索与应用研究阶段,有许多机理和应用方面的问题需要进一步的研究和探索。国内相关研究才刚刚起步,开展合成射流技术的研究并转化为生产力,具有重要的理论价值和工程实际意义。 本文采用理论分析、数值模拟与试验相结合的方法对合成射流流动机理及应用技术进行原理性研究,为合成射流技术应用于推力方向控制奠定基础。本文的主要研究成果主要体现在以下五个方面: (1)本文的创新之一就是建立了将激励器腔体、激励器出口喉道以及其工作形成的外部流场作为一个单连域考虑的激励器简化模型Ⅱ,实现了全流场流动的计算分析,与国内外现有的激励器出口流动模型比较,它能真实地反映包括激励器腔体在内的全流场流动,从而能够更有效真实地研究合成射流流动机理。 (2)本文的主要工作之一是基于建立的激励器简化模型对合成射流流场进行二维、三维数值分析以探讨合成射流流动机理。通过分析的得到了以下结论:一、合成射流在向下游传播过程中,在出口附近流动速度经过一个较大峰值后快速下降,尔后流动速度经过几次波动后缓慢下降,这与实验观测到的合成射流的演变分为两个明显不同的区域相吻合。二、对不同驱动频率,振动膜速度幅值以及激励器的结构对合成射流的影响分别进行数值计算和定性分析,得到了大量有助于合成射流激励器设计的结论。三、三维模拟结果显示合成射流的方向性极佳,与二维模拟相比较,三维数值模拟的速度波动较二维模拟要小,旋涡的相干结构衰弱,这是因为三维模拟考虑了流动的横向不稳定性,这更加接近实际情况。 (3)对不同相位差、不同振幅、不同频率的两相邻激励器相互作用形成的合成射流流场进行数值分析并对其机理进行研究。当两相邻激励器处于不同工作状态同时工作时,合成射流将发生偏转,其主要机理是由于两激励器吸入和排出流体流动不同,使得两列旋涡对不对称,在两列旋涡对之间存在“卷吸场”和压强梯度,从而引起旋涡对向低压侧和强涡量区偏转。 (4)主要工作之二是探讨了合成射流技术的潜在应用,应用合成射流控制技术,可以大大提高低速燃气/氧气的掺混程度以及加强换热,合成射流的控制效果与激励器的工作情况密切相关。应用合成射流技术可以有效控制宏观低速流流动方向,其控制强度由宏 国防科学技术大学研究生院学位论文 观流动与合成射流的动量比决定,而合成射流激励器的工作频率以其布置位置对主流的 控制效果影响很大。其应用原理主要是由于合成射流本身所具有的特点以及其与受控流 的相互祸合作用。 (5)基于设计的合成射流激励器及测试系统,在静止大气环境进行了初步原理性实验, 并对激励电源电压幅值和频率对合成射流的影响进行了分析,实验结果与理论分析及数 值模拟结果相吻合。
【学位授予单位】:中国人民解放军国防科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:V448

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 罗振兵,夏智勋,胡建新,赵建民,缪万波,王德全;合成射流激励器增强同向燃气氧气掺混数值模拟及机理研究[J];固体火箭技术;2004年04期
2 王德全;夏智勋;罗振兵;;相邻合成射流激励器低速射流矢量控制研究[J];固体火箭技术;2006年05期
3 罗振兵,朱伯鹏,夏智勋,王德全;激励器结构参数对合成射流影响的试验研究[J];国防科技大学学报;2004年06期
4 罗振兵,夏智勋;合成射流技术及其在流动控制中应用的进展[J];力学进展;2005年02期
5 罗振兵,夏智勋,胡建新,王志吉,赵建民,缪万波;相邻激励器合成射流流场数值模拟及机理研究[J];空气动力学学报;2004年01期
6 罗振兵,朱伯鹏,夏智勋,王德全;合成射流激励器对射流矢量的影响[J];推进技术;2004年05期
7 罗振兵,夏智勋,方丁酉,朱伯鹏,易仕和,胡建新,赵建民;合成射流激励器实验及结果分析[J];宇航学报;2004年02期
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1 罗振兵;合成射流/合成双射流机理及其在射流矢量控制和微泵中的应用研究[D];国防科学技术大学;2006年
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1 沙江;零质量射流及其在流场主动控制中的应用探讨[D];南京航空航天大学;2007年
2 姚占朝;面向主动流动控制的微致动器阵列与仿真分析[D];西北工业大学;2006年
3 张乐;MEMS射流陀螺的研究与工艺实现[D];北京大学;2008年
【共引文献】
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1 郭煜;Navier-Stokes方程的数值解法[J];鞍山钢铁学院学报;1997年03期
2 张新华,张金英,安瑞生,王正宾;离心式水泵旋转叶栅流动显示试验[J];北方交通大学学报;1997年01期
3 刘艳明;伍耐明;董金钟;周盛;;合成射流作用机理及其对共轴射流掺混的影响[J];北京航空航天大学学报;2007年01期
4 朱健斌,张春芝;振荡流反应器注入分散过程模拟[J];北京石油化工学院学报;2003年03期
5 胡长鹰;高剪切均质机湍流均质机理研究[J];包装与食品机械;2001年04期
6 黄衍顺,王吉强,薛韬;微气泡减阻的二相湍流边界层模型计算[J];船舶工程;2004年05期
7 张杰,李永红;平面二维河床冲淤计算有限体积法[J];长江科学院院报;2002年05期
8 李涛,林鑫,王琳琳,薛蕾,赵晓明,黄卫东;半固态材料流变特性研究进展与分析[J];材料科学与工程学报;2003年05期
9 王好战,肖文雍,冒晓建,杨林,卓斌;车用电控柴油机共轨油压模拟及其控制策略分析[J];柴油机;2002年05期
10 高允彦,贾光霖,史玉升,孙庆新,张树功;线性电磁搅拌时金属运动规律的数学模型[J];东北大学学报(自然科学版);1991年03期
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1 秦鹏;王明珠;杨胜强;;旋涡气流光整加工中磨具运动的理论研究[A];2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年
2 王从陆;吴超;王卫军;;矿井提升系统中活塞风速模型研究及应用[A];第五届全国矿山采选技术进展报告会论文集[C];2006年
3 王召锋;马宏伟;刘拓;张晶辉;訾振鹏;;矩形管道非光滑表面减阻实验研究[A];大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年学术年会论文集[C];2007年
4 罗振兵;夏智勋;;合成射流技术—一种全新高效的流动控制技术[A];第十届全国分离流、旋涡和流动控制会议论文集[C];2004年
5 陈莉;刘冲;王颂;徐征;;微收缩-扩张管道对电泳分离区带展宽的影响[A];中国微米、纳米技术第七届学术会年会论文集(一)[C];2005年
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1 高殿荣;液压技术中复杂流道流场的数值模拟与可视化研究[D];燕山大学;2001年
2 周少祥;热电联产多级闪蒸海水淡化技术的理论与实践[D];华北电力大学;2001年
3 洪方文;自由面附近运动物体流场的数值与试验研究[D];中国船舶科学研究中心;2001年
4 刘沛清;挑射水流对岩石河床的冲刷机理研究[D];清华大学;1994年
5 王家权;动脉粥样硬化的流体力学机理的理论研究和数值模拟研究[D];北京工业大学;2002年
6 刘天华;高能激光器自由旋涡气动窗口的工程设计及其相关研究[D];国防科学技术大学;2002年
7 蔡兵;非牛顿流体纺丝拉伸流动[D];四川大学;2002年
8 朱玉才;离心式固液两相流泵的边界层理论及其在叶轮设计中的应用[D];辽宁工程技术大学;2002年
9 熊烈强;交通流理论及其在高速公路中的应用研究[D];武汉理工大学;2003年
10 张理论;面向气象预报数值模式的高效并行计算研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
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1 王敏尔;单股、多股紊动水射流数值模拟研究[D];浙江工业大学;2005年
2 龙小武;液压锥阀流场的数值预报及结构优化[D];燕山大学;2000年
3 陈斌;客车车身周围流场数值模拟的空间离散化研究[D];长安大学;2000年
4 宋义敏;三元复合驱驱油机理及其原油乳状液渗流规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2001年
5 张桂荣;铁路客车空调气流组织的模拟与评价[D];西安建筑科技大学;2001年
6 叶晓江;高大空间变动尘源气流组织模拟[D];西安建筑科技大学;2001年
7 刘珊;座舱盖高低温疲劳试验台换热数值模拟及热经济分析[D];西北工业大学;2001年
8 李殿坤;心血管血流动力学专家检测系统的研究[D];北京工业大学;2001年
9 李志博;计算机辅助液压阀空蚀空化研究[D];厦门大学;2001年
10 刘玉玲;复杂边界河道流场及污染物输移数值模拟研究[D];西安理工大学;2002年
【同被引文献】
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1 张汝麟;飞行控制与飞机发展[J];北京航空航天大学学报;2003年12期
2 王立鼎,刘冲;微机电系统科学与技术发展趋势[J];大连理工大学学报;2000年05期
3 谭晓茗,张靖周;自耦合射流冲击冷却的数值计算[J];工程热物理学报;2004年04期
4 罗振兵,夏智勋,方丁酉,王志吉,胡建新;合成射流影响因素[J];国防科技大学学报;2002年03期
5 罗振兵,朱伯鹏,夏智勋,王德全;激励器结构参数对合成射流影响的试验研究[J];国防科技大学学报;2004年06期
6 王德全,夏智勋,罗振兵;带倾角合成射流激励器对低速主流矢量控制研究[J];固体火箭技术;2004年03期
7 罗振兵,夏智勋,胡建新,赵建民,缪万波,王德全;合成射流激励器增强同向燃气氧气掺混数值模拟及机理研究[J];固体火箭技术;2004年04期
8 赵宏,杨治国,娄慧娟;合成射流流动特性实验研究及在燃烧中的应用探讨[J];航空动力学报;2004年04期
9 谭晓茗,张靖周;自耦合射流流动特性和相关参数影响规律的数值研究[J];航空动力学报;2005年05期
10 谭晓茗;张靖周;;压电驱动自耦合射流冲击冷却特性的实验[J];航空动力学报;2005年06期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 吴介之;马晖扬;;空气动力学中的涡动力学问题[A];钱学森技术科学思想与力学论文集[C];2001年
2 邓学蓥;;前体非对称涡流动及其扰动主动控制[A];2003空气动力学前沿研究论文集[C];2003年
3 庄逢甘;黄志澄;;未来高技术战争对空气动力学创新发展的需求[A];2003空气动力学前沿研究论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 韩忠华;旋翼绕流的高效数值计算方法及主动流动控制研究[D];西北工业大学;2007年
2 成娟;非结构网格粘性流动计算研究[D];南京航空航天大学;2001年
3 高峰;流动矢量主动控制的微射流技术研究[D];西北工业大学;2003年
4 罗小兵;微惯性流体器件中的流动和传热及其工程应用[D];清华大学;2002年
5 罗振兵;合成射流/合成双射流机理及其在射流矢量控制和微泵中的应用研究[D];国防科学技术大学;2006年
6 李念;自耦合射流及其对主射流矢量偏转研究[D];南京航空航天大学;2006年
7 王蔚;MEMS兼容压电厚膜驱动技术[D];哈尔滨工业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 蔡克刚;用于推力方向控制的微射流技术[D];西北工业大学;2001年
2 邓进军;基于MEMS的微致动器阵列用于三角翼气动控制技术研究[D];西北工业大学;2003年
3 刘万刚;应用等离子体实现主动流动控制的研究[D];西北工业大学;2004年
4 王德全;合成射流技术应用于推力向量控制的机理研究[D];国防科学技术大学;2004年
5 姚占朝;面向主动流动控制的微致动器阵列与仿真分析[D];西北工业大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 罗振兵,朱伯鹏,夏智勋,王德全;激励器结构参数对合成射流影响的试验研究[J];国防科技大学学报;2004年06期
2 王德全,夏智勋,罗振兵;带倾角合成射流激励器对低速主流矢量控制研究[J];固体火箭技术;2004年03期
3 王德全;夏智勋;罗振兵;;相邻合成射流激励器低速射流矢量控制研究[J];固体火箭技术;2006年05期
4 李念;张堃元;徐惊雷;沙江;;自耦合射流对平行主射流的矢量偏转PIV实验[J];航空动力学报;2006年04期
5 徐惊雷;李超;沙江;张堃元;;多压电膜式零质量射流激励器的设计与性能研究[J];航空动力学报;2007年11期
6 罗振兵,夏智勋;合成射流技术及其在流动控制中应用的进展[J];力学进展;2005年02期
7 罗振兵,朱伯鹏,夏智勋,王德全;合成射流激励器对射流矢量的影响[J];推进技术;2004年05期
8 罗振兵,夏智勋,易仕和,王德全;电激励因素影响合成射流的实验研究[J];推进技术;2005年05期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 罗振兵;夏智勋;;合成射流技术—一种全新高效的流动控制技术[A];第十届全国分离流、旋涡和流动控制会议论文集[C];2004年
2 罗振兵;夏智勋;胡建新;谢永高;;新型合成射流流动控制激励器的流场特征[A];第十一届全国分离流·涡运动和流动控制会议论文选集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 张先锋;微尺度流动及强化混合技术的研究[D];中国科学技术大学;2007年
2 罗振兵;合成射流/合成双射流机理及其在射流矢量控制和微泵中的应用研究[D];国防科学技术大学;2006年
3 韩忠华;旋翼绕流的高效数值计算方法及主动流动控制研究[D];西北工业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 郝礼书;合成射流致动器的设计研究[D];西北工业大学;2005年
2 王德全;合成射流技术应用于推力向量控制的机理研究[D];国防科学技术大学;2004年
3 杨士斌;基于致动器阵列的飞行器分布式控制系统研究[D];西北工业大学;2007年
4 方科;微型喷水推进泵[D];吉林大学;2007年
5 沙江;零质量射流及其在流场主动控制中的应用探讨[D];南京航空航天大学;2007年
6 秦霞;用于合成射流驱动器的Cymbal型复合结构研究[D];南京航空航天大学;2007年
【相似文献】
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1 罗振兵,夏智勋,胡建新,赵建民,缪万波,王德全;合成射流激励器增强同向燃气氧气掺混数值模拟及机理研究[J];固体火箭技术;2004年04期
2 刘贺;董金钟;伍耐明;赵新军;刘畅;;合成射流激励器控制喷管矢量研究[J];航空动力学报;2009年12期
3 林培基;高峰;张志峰;吕文平;;带倾角相邻合成射流激励器射流矢量控制研究[J];固体火箭技术;2010年01期
4 刘贺;董金钟;伍耐明;;膜片激励器控制同轴射流掺混的试验[J];推进技术;2010年04期
5 王德全;夏智勋;罗振兵;胡建新;赵建民;缪万波;;合成射流与横向主流作用的流场数值分析[J];空气动力学学报;2007年01期
6 吕为;顾蕴松;程克明;;新型双出口合成射流激励器的流场特征研究[J];实验流体力学;2010年05期
7 刘艳明;关朝斌;孙拓;王保国;;合成射流激励对压气机叶栅气动性能的影响[J];工程热物理学报;2011年05期
8 罗振兵,夏智勋,胡建新,王志吉,赵建民,缪万波;相邻激励器合成射流流场数值模拟及机理研究[J];空气动力学学报;2004年01期
9 罗振兵,夏智勋,方丁酉,王志吉,胡建新;合成射流影响因素[J];国防科技大学学报;2002年03期
10 王德全,夏智勋,罗振兵;带倾角合成射流激励器对低速主流矢量控制研究[J];固体火箭技术;2004年03期
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1 罗振兵;夏智勋;胡建新;谢永高;;新型合成射流流动控制激励器的流场特征[A];第十一届全国分离流·涡运动和流动控制会议论文选集[C];2006年
2 刘爱兵;张攀峰;王晋军;;等离子激励诱导流场的数值模拟[A];北京力学会第15届学术年会论文摘要集[C];2009年
3 罗振兵;夏智勋;;合成射流技术—一种全新高效的流动控制技术[A];第十届全国分离流、旋涡和流动控制会议论文集[C];2004年
4 屈劲;陈鑫;余川;;HE_(11)准光模式激励器研制[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2011年
5 冯立好;王晋军;徐超军;;高效合成射流激励信号的实验验证[A];第七届全国实验流体力学学术会议论文集[C];2007年
6 娄慧娟;赵宏;杨治国;;合成射流激励对扩散燃烧的影响[A];探索创新交流--中国航空学会青年科技论坛文集[C];2004年
7 冯立好;王晋军;;合成射流置于圆柱后驻点对流场的影响[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
8 范本根;史志伟;;几种构型的等离子体气动激励器的几何参数研究[A];第八届全国实验流体力学学术会议论文集[C];2010年
9 杨治国;赵宏;娄慧娟;;合成射流在燃烧中效用的初步探索及应用[A];首届全国航空航天领域中的力学问题学术研讨会论文集(上册)[C];2004年
10 翟慎安;;DSJL—1电视激励器残留边带滤波器改进[A];2006全国广播电视发射技术论文集(1)[C];2006年
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2 山东 黄光群;HPB1210型调频激励器激励封锁电路的改进[N];电子报;2001年
3 四川 何西 陈虎;全固态PDM中波发射机自动开/关机控制的改造[N];电子报;2007年
4 成都 朱广皓;补偿频率可调的超重低音激励器[N];电子报;2001年
5 宁夏 刘宏学;GME1114型全固态电视发射机原理与检修[N];电子报;2007年
6 湖南 曾志延;GME全固态电视发射机检修三例[N];电子报;2007年
7 山东 王建辉;用邻频电视调制器替代单通道发射机激励器[N];电子报;2011年
8 胡德桂;记者节,新闻工作者的“激励器”[N];中华新闻报;2007年
9 河南 王春林;电视发射机特殊故障处理[N];电子报;2005年
10 甘肃 曹恒同;KW电子管调频发射机改频[N];电子报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 李斌斌;合成射流及在主动流动控制中的应用[D];南京航空航天大学;2012年
2 周勇;压电-金属复合结构合成射流驱动器的研究[D];南京航空航天大学;2009年
3 罗振兵;合成射流/合成双射流机理及其在射流矢量控制和微泵中的应用研究[D];国防科学技术大学;2006年
4 李博;Hartmann共振管及超音速气体雾化喷嘴流场数值模拟[D];上海大学;2008年
5 张先锋;微尺度流动及强化混合技术的研究[D];中国科学技术大学;2007年
6 匡友弟;压电激励的无损及裂纹梁系统的力电特性研究[D];华中科技大学;2007年
7 李钢;等离子体流动控制机理及其应用研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 罗振兵;合成射流流动机理及应用技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
2 朱晨彧;高性能零质量射流激励器试验研究与参数优选[D];南京航空航天大学;2012年
3 范本根;大迎角动态试验及等离子体在前体流动控制中的应用[D];南京航空航天大学;2010年
4 李斌斌;合成射流激励器及在主动流动控制中的应用[D];南京航空航天大学;2008年
5 赵晓娜;毫米波模式激励器理论与实验研究[D];电子科技大学;2011年
6 赵素梅;仪表着陆激励器的设计[D];西安电子科技大学;2011年
7 醋波涛;数字调频激励器的音频信号处理方法研究[D];南京理工大学;2012年
8 张国栋;应用合成射流的二维翼型失速最优控制研究[D];南京航空航天大学;2011年
9 沙江;零质量射流及其在流场主动控制中的应用探讨[D];南京航空航天大学;2007年
10 李金波;叶轮机械中基于蜂窝密封和合成射流技术的流场控制方法研究[D];北京化工大学;2008年
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