[發明專利]一種基于定常射流的水下滑翔機開環主動流動控制裝置

在審

• 申請號: 202010580939.5
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111572704A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 杜曉旭;宋保維;潘光;劉鑫
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B63B1/32
• 分類號: 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定常射流的水下滑翔機開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下方后端的微型噴水泵組，所述微型噴水泵組連通有儲水倉，所述儲水倉底部連通有微型潛水泵，所述微型潛水泵和所述微型噴水泵組分別與控制單元連接；所述微型噴水泵組連接有固定噴口，所述固定噴口端部與定常射流開口連通，所述定常射流開口開設于所述水下滑翔機機翼上表面的后端。本發明通過微型噴水泵組實現定常射流形式的局部擾動，進而完成主動流動控制。

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定常射流的水下滑翔機開環主動流動控制裝置。

背景技術

水下滑翔機(UnderwaterGlider，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定常射流的水下滑翔機開環主動流動控制裝置，以解決上述現有技術存在的問題，通過微型噴水泵組實現定常射流形式的局部擾動，進而完成主動流動控制。

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定常射流的水下滑翔機開環主動流動控制裝置，包括設置于水下滑翔機機翼內部后端的微型噴水泵組，所述微型噴水泵組連通有儲水倉，所述儲水倉底部連通有微型潛水泵，所述微型潛水泵和所述微型噴水泵組分別與控制單元連接；所述微型噴水泵組連接有固定噴口，所述固定噴口端部與定常射流開口連通，所述定常射流開口開設于所述水下滑翔機機翼上表面的后端。

可選的，所述定常射流開口處速度為：

U_jet＝U_blowingd_jet

U_blowing表示為固定噴口處速度值，d_jet為射流出射方向的單位矢量，并定義d_jet與水下滑翔機機翼的翼型當地表面切向的夾角θ_jet為射流偏角。

可選的，所述定常射流開口處的射流速度U_blowing相對于水下來流速度U_∞的射流速度比為：

所述微型噴水泵組的固定噴口處速度比為R_jet＝1.429。

可選的，所述水下滑翔機機翼切面的長度為c，所述固定噴口位置為x_jet＝70％×c；所述固定噴口相對于切面長度方向的角度為θ_jet＝30°。

本發明相對于現有技術取得了以下技術效果：