傾斜吹吸控制下湍流邊界層減阻的直接數值模擬1)

夏前錦 連 龍 瞿建雄 王永生 薛 原 王 強 趙立豪

* (鄂爾多斯應用技術學院大飛機學院,內蒙古鄂爾多斯 017000)

? (北京動力機械研究所高超聲速超燃沖壓發動機國防重點實驗室,北京 100074)

** (永能動力(北京)科技有限公司,北京 100096)

?? (中國建筑科學研究院有限公司建筑安全與環境國家重點實驗室,北京 100013)

*** (清華大學航天航空學院,北京 100084)

引言

湍流流動對流體質量、動量和能量的輸運要遠大于分子熱運動產生的輸運,湍流流動的控制(包括抑制和增強)是湍流研究領域的重要課題,如減阻控制等.湍流減阻控制研究能夠在工程和國民經濟領域發揮作用,如能夠減少能量損失、減少環境污染、提高裝置運行效率等.隨著計算機水平的不斷提高,數值模擬逐漸成為重要的湍流控制研究手段[1-2],包括吹吸控制[3-4]、添加減阻物控制[5-6]、柔性覆層控制[7-10]、溝槽控制[11-12]等主動或被動控制方法結合數值模擬獲得了豐富的研究成果.

Choi 等[3]使用反向控制方法通過抑制充分發展的湍流槽道流動近壁區的上拋及下掃事件,獲得了約25%的流動減阻.類似的主動控制方式,還包括Lee 等[13-14],Fukagata 和Kasagi[15]的工作.Pamiés等[16]提出了一種只在表面提供反向吹控制(blowonly opposition control,BOOC)的方法,這種方法應用于湍流邊界層流動,最大可以獲得60.8%的減阻.然而,以上這些反向控制方式需要精確測量湍流流場內的流動信息,因此增加了此類方法在應用上的難度和耗費.

一些研究者開發出了不需要流場信息的主動控制方式.Kametani 和Fukagata[17]通過在空間發展的……