[发明专利]一种风洞试验的边界层流态控制装置及方法

权利要求书

1.一种风洞试验的边界层流态控制装置，其特征在于：根据飞行器在风洞试验中是否变化流态，采用被动型边界层流态控制装置或主动型边界层流态控制装置；

所述的被动型边界层流态控制装置，由一排流态控制单元组成，所述的流态控制的高度通过k_b＝n_bδ确定，n_b为被动高度设计准则系数，取值范围为[0.5，1.5]，其中k_b为转捩单元高度，δ为总焓边界层厚度；所述的流态控制单元的边长w_b通过公式w_b＝Δ_bδ确定，其中Δ_b为被动边长比例系数，Δ_b取值范围为0.5～1.5；

所述的主动型边界层流态控制装置，采用吹气式控制，由一排吹气通道组成，所述的吹气通道边长w_z＝Δ_zδ，Δ_z为主动边长比例系数，Δ_z取值范围为0.5～1.5；所述的吹气高度最大值k_zmax＝n_zδ，n_z为主动高度设计准则系数，取值范围为[1，3]。

2.一种风洞试验的边界层流态控制方法，其特征在于，通过以下步骤实现：

第一步，根据飞行器在风洞试验中是否变化流态，确定边界层流态控制类型，若无需变化流态则选择被动型，转入第二步(一)，若需变化流态则选择主动型，转入第二步(二)；

第二步，设计边界层流态控制装置，

(一)被动型边界层流态控制装置设计，

具体设计方法如下：

A2.1、确定被动型边界层流态控制装置的流态控制单元类型；

A2.2、确定被动型边界层流态控制装置放置位置，放置在流向涡的发展距离之前；

A2.3、设计被动型边界层流态控制装置的被动流态控制单元参数，被动流态控制单元参数包括边长、间距和高度；

根据以下规则设计：

(1)被动流态控制单元边长w_b＝Δ_bδ，Δ_b为被动边长比例系数，Δ_b取值范围为0.5～1.5；

(2)被动流态控制单元间距在考虑实际加工水平情况下越小越好；

(3)被动流态控制单元高度k_b＝n_bδ，n_b为被动高度设计准则系数，取值范围为[0.5，1.5]；

A2.4、设计被动型边界层流态控制装置的展向宽度，展向宽度大于飞行器试验模型的宽度；

A2.5、根据步骤A2.3、A2.4确定的参数，建立被动型边界层流态控制装置模型；

A2.6、设计修正，

通过数值模拟方法确定步骤A2.5建立的被动型边界层流态控制装置的转捩效果，保证满足在风洞试验中所需湍流流态产生的位置处来流流态为湍流，若满足，则完成被动型边界层流态控制装置设计，若不满足则对被动型边界层流态控制装置进行修正，直至满足；

(二)主动型边界层流态控制装置设计，

具体设计方法如下：

B2.1、确定吹气通道的类型；

B2.2、确定主动型边界层流态控制装置放置位置，放置在流向涡的发展距离之前；

B2.3、设计主动型边界层流态控制装置的吹气通道参数，吹气通道参数包括吹气通道边长、吹气高度最大值、通道间距；

根据以下规则设计：

(1)吹气通道边长w_z＝Δ_zδ，Δ_z为主动边长比例系数，Δ_z取值范围为0.5～1.5；

(2)通道间距在考虑实际加工水平情况下越小越好；

(3)吹气高度最大值k_zmax＝n_zδ，n_z为主动高度设计准则系数，取值范围为[1，3]；

B2.4、设计主动型边界层流态控制装置的展向宽度，展向宽度大于飞行器试验模型的宽度；

B2.5、根据步骤B2.3、B2.4确定的参数，建立主动型边界层流态控制装置模型；

B2.6、设计修正，

通过数值模拟方法确定步骤B2.5建立的主动型边界层流态控制装置的转捩效果，保证满足风洞试验中流态的变化需要，若满足，则完成主动型边界层流态控制装置设计，若不满足则对主动型边界层流态控制装置进行修正，直至满足；

第三步，采用第二步设计的边界层流态控制装置在风洞试验中对边界层流态进行控制。