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电磁力控制翼型绕流分离的增升减阻效率研究 被引量：6
1
作者 陈耀慧 栗保明 +1 位作者 潘绪超 刘怡昕 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期414-421,共8页
电磁力可有效对流体流动进行控制,增升减阻,抑制流动分离,制约其推广应用的瓶颈为控制效率问题.为提高其控制效率,基于翼型绕流的电磁力控制,对电磁力增升减阻的控制效率问题进行数值研究.根据能量守恒定律,推导电磁力控制能耗的比,基... 电磁力可有效对流体流动进行控制,增升减阻,抑制流动分离,制约其推广应用的瓶颈为控制效率问题.为提高其控制效率,基于翼型绕流的电磁力控制,对电磁力增升减阻的控制效率问题进行数值研究.根据能量守恒定律,推导电磁力控制能耗的比,基于升力和阻力计算节省能量.定义电磁力的控制效率为能量节省与电磁力控制所需能耗的比值,研究不同工况下电磁力增升减阻的控制效率.发现在控制开始阶段,电磁力能量主要消耗在增加边界层流体的动能上,电磁力控制效率非常低,但电磁力控制效率会随着电磁力工作时间的增长而增加:电磁力控制效率随着来流速度的增加呈指数下降;通过增加电磁力激活板的输入能量可增强电磁力的控制效果,但无法明显增加其控制效率. 展开更多
关键词 电磁力 翼型绕流 流动控制 控制效率
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翼型绕流的洛伦兹力控制机理 被引量：3
2
作者 陈耀慧 董祥瑞 +3 位作者 陈志华 张辉 栗保明 范宝春 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期276-285,共10页
在翼型上翼面壁面附近流场中形成的流向洛伦兹力,可提升翼型的升力减小阻力,然而制约其推广应用的主要瓶颈是极为低下的控制效率,为提高洛伦兹力的控制效率,需研究其控制机理.以翼型绕流的洛伦兹力控制为例,利用双时间步Roe格式及水槽... 在翼型上翼面壁面附近流场中形成的流向洛伦兹力,可提升翼型的升力减小阻力,然而制约其推广应用的主要瓶颈是极为低下的控制效率,为提高洛伦兹力的控制效率,需研究其控制机理.以翼型绕流的洛伦兹力控制为例,利用双时间步Roe格式及水槽对其进行数值及实验研究.结果表明:洛伦兹力的控制效果随着来流速度的增加而下降,升力增幅和阻力减幅与来流速度大小呈反比关系,但升力增加和阻力减小的规律不变,都是升力先急剧增加随后缓慢增加,而阻力先急剧减小然后再缓慢增加,基本原因为升力和阻力先受洛伦兹力推力的影响而分别增加和减小,随后洛伦兹力作用增加翼面壁面摩擦力,导致升力减小和阻力增加,流向洛伦兹力还导致翼型壁面压力下降,增加翼型升力和压差阻力;壁面摩擦力导致的升力降幅比壁面压力变化导致的升力增幅小,壁面压力变化起主导作用;洛伦兹力推力对阻力的降幅比压差阻力的增幅大,洛伦兹力推力起主导作用,因此阻力减小. 展开更多
关键词 边界层 洛伦兹力 翼型绕流 流体控制
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翼型空泡周期性流动的数值模拟及机理分析 被引量：6
3
作者 陈瑛 鲁传敬 郭建红 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期1-6,105,共6页
采用基于正压关系的均质平衡流空化模型和低雷诺数修正的k-ε湍流模式,自行开发了空泡流数值模拟方法和计算软件,对绕翼型空泡的周期性流动现象进行了数值模拟。计算结果与实验数据的对比表明,空泡的宏观特征、流动特性、周期性脱落的... 采用基于正压关系的均质平衡流空化模型和低雷诺数修正的k-ε湍流模式,自行开发了空泡流数值模拟方法和计算软件,对绕翼型空泡的周期性流动现象进行了数值模拟。计算结果与实验数据的对比表明,空泡的宏观特征、流动特性、周期性脱落的斯坦顿数St等与试验结果接近,验证了计算结果的可靠性。空泡在大约一个周期的2/3时间段内成长,并在大约1/3周期时刻发生断裂脱落。这两个特征时间与高速摄像实验结果一致。所取工况对应的组合参数σ2α=2.865,以翼弦长计算可得St=0.217,与文献的最新试验结果吻合。空泡周期性运动过程中升阻系数也周期性振荡,时均值Cl=0.41,Cd=0.097,振荡频率与空泡脱落频率一致。对空泡运动过程中流场结构的变化进行了分析,结果表明在大攻角条件下,空泡闭合区后的逆压梯度导致涡的形成及回射流的发展,沿壁面逆向流动的混合介质射流是引起空泡断裂的原因,回射流发展、涡结构变化与空泡非稳态演化过程存在密切的联系,探讨了翼型空泡发生周期性脱落的一些机理。 展开更多
关键词 翼型空泡 数值模拟 周期性流动 脱落频率 脱落机理
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翼型绕流电磁力控制效率分析
4
作者 陈耀慧 赵朋龙 +1 位作者 刘怡昕 栗保明 《科学技术与工程》 北大核心 2015年第27期1-6,共6页
电磁力可有效对流体流动进行控制,增升减阻,抑制流动分离,制约其推广应用的瓶颈为控制效率问题。为提高其控制效率,需要深入研究电磁与流场的相互作用及其能量传递过程。对电磁力增升减阻的控制效率问题进行了数值研究。根据能量守恒定... 电磁力可有效对流体流动进行控制,增升减阻,抑制流动分离,制约其推广应用的瓶颈为控制效率问题。为提高其控制效率,需要深入研究电磁与流场的相互作用及其能量传递过程。对电磁力增升减阻的控制效率问题进行了数值研究。根据能量守恒定律,推导电磁力控制能耗,基于升力和阻力计算节省能量。定义电磁力的控制效率为η=能量节省/电磁力控制所需能耗,研究电磁力控制过程,分析其能量损耗,为电磁力控制效率的提升提供理论基础。研究结果显示在控制开始阶段,电磁力控制能量的损耗主要体现流体动能损耗,其最高损耗率可达95%,其次体现在焦耳热上,最高可达28%;随着时间推移,流体动能损耗η2下降,电磁力控制效率η及焦耳热损耗η1增加,控制效率η在控制结束时增加到了33%。其机理为流动动能损耗与边界层速度的改变程度紧密相关,电磁力作用一段时间后,边界层速度剖面图再无明显变化,因此流体动能损耗下降,在控制开始阶段流体动能损耗为主,流体动能损耗为主其损耗的下降会提升电磁力的控制效率。 展开更多
关键词 流动控制 电磁力 翼型绕流 控制效率
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临界区雷诺数下翼型流场电磁力控制的脱体涡模拟
5
作者 张光林 尤云祥 +4 位作者 胡天群 赵良明 王磊 周友明 陈虹 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2012年第3期311-320,共10页
利用Maxwell方程直接数值计算表面包覆电极与磁极翼型产生的三维Lorentz力分布,将其加入到流体控制方程的动量方程中,采用脱体涡模拟方法对临界区雷诺数下受Lorentz力作用下翼型绕流场进行数值模拟,研究分析了电磁力作用系数和攻角对翼... 利用Maxwell方程直接数值计算表面包覆电极与磁极翼型产生的三维Lorentz力分布,将其加入到流体控制方程的动量方程中,采用脱体涡模拟方法对临界区雷诺数下受Lorentz力作用下翼型绕流场进行数值模拟,研究分析了电磁力作用系数和攻角对翼型绕流场结构及其升阻力系数的影响机理和规律。结果表明,Lorentz力可以有效地改善翼型周围的流场结构,达到减阻、增升、消涡以及延缓和抑制其失速的目的,因此是翼型的一种有效流动控制手段。 展开更多
关键词 翼型绕流 电磁力 流动控制 脱体涡模拟
原文传递
电磁力控制翼型三维绕流场特性的数值研究
6
作者 尹纪富 林忠义 +2 位作者 李巍 尤云祥 胡天群 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2016年第11期1388-1399,共12页
在弦长雷诺数ReL=2.97×10^6下,采用脱体涡模拟方法对弱电解质中电磁力作用下翼型绕流场特性进行了数值模拟,研究了电磁力作用控制翼型失速攻角时绕流场中三维流动特性及失速问题的规律和机理.结果表明：电磁力作用可有效改善翼型... 在弦长雷诺数ReL=2.97×10^6下,采用脱体涡模拟方法对弱电解质中电磁力作用下翼型绕流场特性进行了数值模拟,研究了电磁力作用控制翼型失速攻角时绕流场中三维流动特性及失速问题的规律和机理.结果表明：电磁力作用可有效改善翼型周围的流场结构,显著减小翼型绕流场三维特性,并使翼型表面流体动能增加,当电磁力作用足够大时,其表面涡量转变为正向涡量.同时,电磁力作用可增加翼型升力,减小阻力,显著减小升阻力脉动特性,提髙翼型升阻比,还可以显著延缓翼型失速特性,增加失速攻角,提髙工作性能. 展开更多
关键词 电磁力 翼型绕流 失速 数值模拟
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