[發明專利]一種基于合成射流的水下滑翔機閉環主動流動控制裝置

在審

• 申請號: 202010580568.0
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111688890A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 杜曉旭;潘光;宋保維;劉鑫
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B63G8/16
• 分類號: B63G8/16;B63B1/32
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 韓雪梅

本發明公開一種基于合成射流的水下滑翔機閉環主動流動控制裝置，涉及主動流動控制領域，包括設置于水下滑翔機機翼內后端的壓電膜振動式合成射流激勵器，所述壓電膜振動式合成射流激勵器依次電連接有控制單元和傳感器；所述水下滑翔機機翼上表面后端開設有多個合成射流噴口，所述壓電膜振動式合成射流激勵器上開設有噴口，所述噴口位于所述合成射流噴口位置處。本發明提供的基于合成射流的水下滑翔機閉環主動流動控制裝置，通過局部擾動，獲得局部或全局的有效流動改變，進而實現增升減阻、改善流場、抑制噪聲等目的。

技術領域

本發明涉及主動流動控制技術領域，特別是涉及一種基于合成射流的水下滑翔機閉環主動流動控制裝置。

背景技術

水下滑翔機(Underwater Glider，UG)是一種利用凈浮力和姿態角調節獲得推進力的新型水下航行器。相比于傳統水下航行器，水下滑翔機具有航程遠、持續工作能力強和經濟性好等優點。水下滑翔機作為一種水下無人智能移動平臺，在探索海洋資源、海洋科學考察和軍事等領域有著廣闊的應用前景和巨大的潛在價值。水下滑翔機按照外形可分為傳統回轉體式和翼身融合式兩類。由于回轉體殼體外形不能像水翼一樣提供非常高的升力，所以傳統回轉體式滑翔機在加裝高展弦比水翼下的最大升阻比也只能達到5左右。而翼身融合式水下滑翔機由于具有更大的水翼面積能顯著提高升阻比。

水下滑翔機滑翔比是決定其航程和經濟性的關鍵因素之一，而滑翔比主要取決于水下滑翔機的升阻比。因而，升阻比對滑翔機航程和經濟性至關重要。目前，翼身融合水下滑翔機通過外形優化設計升阻比可達15～20，然而不管外形怎么優化，在航行過程中由于流動分離現象的存在，導致阻力系數增加和升力系數減小，限制其升阻比的進一步提升。而且，僅依靠外形優化來提升水下滑翔機的升阻比會使得滑翔機內部空間狹窄，削弱其探測能力或者工作時間。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于合成射流的水下滑翔機閉環主動流動控制裝置，以解決上述現有技術存在的問題，通過局部擾動，獲得局部或全局的有效流動改變，進而實現增升減阻、改善流場、抑制噪聲等目的。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種基于合成射流的水下滑翔機閉環主動流動控制裝置，包括設置于水下滑翔機機翼內后端的壓電膜振動式合成射流激勵器，所述壓電膜振動式合成射流激勵器依次電連接有控制單元和傳感器；所述水下滑翔機機翼上表面后端開設有多個合成射流噴口，所述壓電膜振動式合成射流激勵器上開設有噴口，所述噴口位于所述合成射流噴口位置處。

可選的，所述壓電膜振動式合成射流激勵器包括一端開口的腔體，所述腔體的開口端固定連接有腔蓋，所述噴口開設于所述腔蓋中心位置處；所述腔體內壁上對稱設置有兩個雙壓電梁，兩個所述雙壓電梁一端與所述腔體內壁固定連接，另一端懸空；兩個所述雙壓電梁的懸空端底部均分別設置有連接點，兩個所述雙壓電梁的連接點上連接有一個壓電膜片。

可選的，所述水下滑翔機機翼的切面長度為c，所述壓電膜振動式合成射流激勵器位于所述水下滑翔機機翼后端0.3c位置處。

本發明相對于現有技術取得了以下技術效果：

本發明通過合成射流技術對翼身融合水下滑翔機進行主動流動控制，并通過傳感器、控制單元和激勵器形成相應的閉環流動控制系統。在物體流場中通過合成射流施加擾動并與流動的內在模式相耦合來實現對流動的控制。通過局部擾動，獲得局部或全局的有效流動改變，進而實現增升減阻、改善流場、抑制噪聲等目的。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明水下滑翔機局部切面示意圖；