以NACA0012翼型为研究对象,采用Transition SST湍流模型和Simple算法模拟了高雷诺数下吸气控制对翼型失速特性的影响。设计了4种吸气策略,详细探讨了不同吸气策略对翼型动态失速的影响,并对比其所需能耗。结果表明在相同动量系数下吸气控制对动态失速涡的抑制明显优于喷气控制;与喷气控制相比,采用吸气控制后翼型的平均升力系数可提高13%以上,平均阻力系数可降低80%;当采用开口向下的Sin函数策略时,翼型的等效升阻比最大。

采用数值模拟方法研究了运动表面长度l、速度比k、凹槽深度h和运动表面的无量纲位置s对带局部运动表面的NACA0012翼型动态失速特性的影响,在相同工况下对比了带表面射流与运动表面边界层控制方法(MSBC)对动态失速的控制效果。结果表明采用运动表面边界层控制方法能够明显改善翼型的动态失速特性;在最优参数组合(s=0.4、l=0.4、k=1和h=0.25 mm)下MSBC翼型的等效升阻比较原始翼型增大了57.10%;当耗能系数较低时,与带表面射流的翼型相比,采用MSBC翼型可以通过较少的局部能量输入,就能达到提高翼型气动效率的目的。

提出了一种采用环量控制的新型扑翼获能技术,首先对这种扑翼在不同折合频率下的获能效率进行了数值模拟,并与传统扑翼和表面施加协同射流控制扑翼的获能效率进行了对比,发现不同工况下对翼型尾缘部施加持续射流均能有效改善翼型的气动性能,使扑翼的能量转换效率显著提高,且提升幅度优于协同射流控制方法,表明该方法具有一定的开发应用潜力。此外,针对连续射流能耗较高的缺点进一步改进了射流施加策略,建立了四种不同射流喷射控制模式,对比研究了连续式、方波式、正弦式和三角波式射流模式下扣除射流能耗后采用环量控制扑翼的获能净效率,旨在以获取最高能量转换效率为目标的前提下尽可能降低射流所需能耗。不同射流模式下的能耗分析表明,连续式环量控制模式下所需能耗最高,方波式、正弦式和三角波式的能耗依次次之,因此扣除...