[發(fā)明專利]雙向主動控制上游流體激勵裝置

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• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107226196A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發(fā)明（設計）人: 陳春梅;瑞恩·邁克·蘭德;張耀軍;高偉;蔡曉峰;陳虎
• 申請（專利權）人: 青島華創(chuàng)風能有限公司;沈陽華創(chuàng)風能有限公司;寧夏華創(chuàng)風能有限公司;通遼華創(chuàng)風能有限公司
• 主分類號: B64C3/36
• 分類號: B64C3/36
• 代理公司: 北京金碩果知識產(chǎn)權代理事務所11259
• 代理人: 李丹鳳

技術領域

本發(fā)明涉及流體激勵裝置，特別涉及雙向主動控制上游流體激勵裝置。

背景技術

通過穩(wěn)定抽吸來延遲流動分離最早開始于1904年，當普蘭特爾(Prandtl)展示邊界層理論時，通過位于圓柱體表面上的狹窄吸入槽去除邊界層的旋轉流動，從而在大部分圓柱體表面上保持附著的流動。Ackeret，Betz&Schrenk將這個想法應用于Joukowski型的厚翼型，通過抽吸的流動來延遲分離從而減小其阻力，并且也被Lachmann引用。這種槽抽吸的方法被用于不同的翼型和不同的襟翼，以增強升力，但是所涉及的吸入量太高(1％<C_Q<3％)，并不能普及到實際應用。即使表面槽抽吸和多槽抽吸仍然被認為對在高雷諾數(shù)下保持層流是有價值的方法，但為減少高速下的阻力而變薄的翼型，使得為除去低壓外部流體所需的內部較大的管道應用更加受限。邊界層分離的多種流動控制方法已經(jīng)使用了一個多世紀，為了補救邊界層分離，表面槽抽吸法是從零開始抽吸并逐漸增加，直到流動重新附著表面，這相比于恒定流吹能夠節(jié)省大量的能量，然而，通過重定向分離的流內部的繼承能量來最小化能量輸入的領域是未能涉及，Nishri證明通過槽引入周期性激勵(沒有凈質量流量)可以迫使已偏轉的襟翼上的分離流重新附著表面，在他的實驗中，流動狀態(tài)的非常敏感的指示器是壓力中心X_CP，當流被分離時，X_CP在襟翼大約中間的位置擺動，而當流被重新附著時移動到更靠近前緣。

使用閉環(huán)控制策略進一步減小了這種槽抽控制方法所需的能量，并實驗證實了其在能量節(jié)約方面的有用性，通過連續(xù)監(jiān)測流量和控制吸入?yún)?shù)，可以在最低可能的干預水平下保持附著的流量條件，并安全地進行控制。這種現(xiàn)象之前從未在作為實際應用的獨立實體的翼型上進行試驗，表面槽抽吸法也從來沒有在這種情況下作為主要控制方法實驗過，這些在獲得對表面槽抽吸法物理學理解的基礎上的新的發(fā)現(xiàn)，并在大量實驗基礎上，衍生了一種節(jié)能、有效的流體控制方法，本發(fā)明提供了雙向主動控制上游流體激勵裝置，該裝置將槽抽吸法應用到獨立實體的機翼上，用來提供升力減少阻力。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明提供了雙向主動控制上游流體激勵裝置，該裝置將槽抽吸法應用到獨立實體的機翼上，提高空氣動力升力系數(shù)同時減小阻力系數(shù)，并且能夠增加更多的機翼/葉片附近流場環(huán)量。

為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

雙向主動控制上游流體激勵裝置，包括機翼和設置在機翼上的進氣孔、出氣孔、密閉空氣室和氣體輸送驅動裝置；進氣孔設置在機翼上表面的前緣區(qū)域內，出氣孔設置在機翼上表面或/和下表面的后緣區(qū)域內，密閉空氣室和氣體輸送驅動裝置均設置在機翼內部并且相互連接形成氣體通道，氣流通過氣體輸送驅動裝置從進氣孔的上游端吸入，通過氣體通道由出氣孔噴出。

本發(fā)明提供的流體激勵裝置，其機翼/葉片前緣流體的抽吸，增加了機翼/葉片附近流場的環(huán)量，從而提高空氣動力升力系數(shù)。當機翼/葉片內的空氣從后緣的出氣孔鼓出時，在一定的雷諾數(shù)范圍內，吹出的氣流在機翼/葉片表面形成負壓，從而使表面氣流貼合面積更大，縮小尾流，從而提高空氣動力升力系數(shù)，同時減小阻力系數(shù)。

密閉空氣室可以位于機翼前緣區(qū)域內，并且同時與進氣孔和氣體輸送驅動裝置連接。

密閉空氣室也可以位于機翼后緣區(qū)域內，并且同時與出氣孔和氣體輸送驅動裝置連接。

另外，密閉空氣室還可以分別位于機翼前緣區(qū)域和后緣區(qū)域內，位于機翼前緣區(qū)域內的密閉空氣室同時與進氣孔和氣體輸送驅動裝置連接，位于后緣區(qū)域內的密閉空氣室同時與出氣孔和氣體輸送驅動裝置連接。

本發(fā)明用密閉空氣室代替數(shù)量繁多的管道與出氣孔或/和進氣孔相通，減小了管道內的空氣阻力，使得吸力和吹力更強勁，空氣動力控制方法更有效，同時因密閉空氣室通道截面積比各個管道的截面積大得多，大大降低了污物阻塞管道的概率。

本發(fā)明提供的流體體激勵裝置還包括設置在機翼后緣區(qū)域的襟翼，出氣孔設置在襟翼上表面的前緣區(qū)域內。

如果裝置不設置襟翼，出氣孔設置在機翼上表面或/和下表面的后緣區(qū)域內，如果在機翼后緣區(qū)域內設置襟翼，那么出氣孔設置在襟翼上表面的前緣區(qū)域內。

本發(fā)明提供的流體激勵裝置，進氣孔的數(shù)量至少為一個，具體個數(shù)沒有限制，多個進氣孔是在機翼上表面的前緣區(qū)域內沿翼展方向陣列排布；出氣孔的數(shù)量至少為一個，出氣孔的個數(shù)也沒有限制，多個出氣孔在機翼上或下表面的后緣區(qū)域內沿著翼展方向陣列設置。