杜晓旭, 张连营

(西北工业大学 航海学院, 陕西 西安 710072)

翼身融合水下滑翔机是一种机身主体与机翼平滑地融为一体的水下航行器,依靠净浮力和质心位置的调节实现滑翔,可作为移动式水下观测平台进行大范围的水下观测[1-2],通过外形优化设计,其升阻比可达15～20[3-4],然而仅依靠外形优化来改善滑翔性能的方法会受到流动分离以及内部空间变小等限制,滑翔机的探测能力将会大大削弱。主动流动控制技术是在物体流动环境中施加合适的局部扰动以与系统的内在流场相耦合,以较小的能量消耗获得局部或全局的流动改变,它可以在需要的部位和时间出现,达到改善流场、增升减阻和抑制噪声等目的[5]。定常吸流是主动流动控制技术的一种,具有结构简单、易实现等优点,因此可以将定常吸流主动流动控制技术应用到翼身融合水下滑翔机上以改善其升阻特性。

定常吸流主动流动控制技术在航空、能源等领域对飞机、汽车、叶轮等设备的气动性能改善都有较好的流场控制效果。Rezaeiha等[6]采用CFD方法研究了定常吸气对垂直轴风力涡轮机的流动控制,研究表明定常吸气能抑制叶片层流分离泡,推迟动态失速,抑制空气动力波动,显著增大升力和减小阻力。Zhang等[7]采用可压缩的LES方法研究了NACA0012三维机翼的定常吸气主动流动控制,研究表明定常吸气能有效抑制涡旋脱落,提升其升阻特性,且随着吸气角增加,升阻比增大,能量消耗减少。张玲等[8]在风力机翼型截面上开孔施加定常吸气,采用Spalart-Allmaras模型对多种工况进行了数值模拟,结果表明定常吸气扰动模式与流场主流的耦合能有效改善翼型的气动性能、推迟失速、延缓分离。……