王元元 周铸 陈明环

摘要：为研究基于等离子流动控制的减阻技术，基于Langtry-Menter转捩模型提出边界层转捩数值模拟技术。该技术可有效结合转捩模型与湍流模型，用标准模型验证其精确性，为采用等离子流动控制抑制边界层分离和转捩研究提供数值模拟平台。采用基于现象学模型的等离子流动控制数值模拟技术，对流动分离以及边界层转捩抑制进行数值模拟，为基于等离子流动控制的翼型减阻技术提供参考。

关键词：等离子流动控制;流动分离;边界层;转捩;现象学模型

中图分类号：TP391.99;V211.412

文献标志码：B

文章编号：1006-0871（2021）03-0067-06

DOI：10.13340/j.cae.2021.03.012

Abstract：To study the drag reduction technology based on plasma flow control， the numerical simulation technology of boundary layer transition is proposed based on Langtry-Menter transition model. The technique can effectively combine the transition model and turbulence model， and its accuracy is verified by standard model. It provides a numerical simulation platform for the suppression of boundary layer separation and transition by plasma flow control. The numerical simulation technology of plasma flow control based on phenomenological model is adopted to numerically simulate the flow separation and boundary layer transition suppression. It provides a reference for airfoil drag reduction technology based on plasma flow control.

Key words：plasma flow control;flow separation;boundary layer;transition;phenomenological model

0 引 言

基于等離子流动控制的飞行器气动减阻技术是一种新概念减阻技术，典型的等离子激励控制方式包括介质阻挡放电、电弧放电、激光离子等，其中介质阻挡放电和电弧放电等对高速流场中激波流动控制机理方面的研究较多[1-5]，可以验证这些方法对某一范围空气流动中的分离、升阻特性和噪声控制的有效性，揭示动量传递以及热传导效应机理，尤其在抑制分离方面取得丰硕的成果。但是，在等离子激励位置对边界层转捩抑制效果方面的系统性研究仍然缺乏。

本文面向分离、转捩等问题和等离子控制技术，建立以N-S为主控方程的计算流体力学模型，对高压纳秒级脉冲介质阻挡放电等离子流动的控制进行数值模拟，研究大型客机的超临界翼型低速流动减阻控制，验证该方法对分离抑制的有效性，并初步揭示等离子激励位置对转捩位置的抑制规律。……