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压电式微型合成射流多域耦合数值模拟
  • ISSN号:1000-6893
  • 期刊名称:《航空学报》
  • 时间:0
  • 分类:V211[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程;航空宇航科学技术] TP61[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]
  • 作者机构:[1]西北工业大学陕西省微/纳米系统重点实验室,陕西西安710072
  • 相关基金:国家自然科学基金(90305017)
中文摘要:

合成射流器的设计与仿真是优化其性能参数的关键。针对目前合成射流器的计算模型在建立物理模型时存在简化误差而导致仿真精度降低的问题,提出了一种基于多域耦合分析的全流场计算模型。该模型采用通用有限元分析软件ANSYS中的压电耦合单元实现电场一结构场的直接耦合分析,并通过ANSYS与流体仿真软件CFX间的耦合接口完成流场一结构场的同步双向耦合,最终实现了压电式合成射流器真实物理过程的数值模拟。基于此模型对合成射流器的工作过程进行了模拟,并研究了驱动电压和腔体结构参数对喷口速度的影响。结果表明:多域耦合模型能准确模拟合成射流的形成过程,数值模拟与实验结果的变化趋势一致,且相对误差不超过8%,为合成射流器的优化设计及控制提供了理论依据。

英文摘要:

The design and simulation of a synthetic jet actuator play a crucial role in the optimization of its performance parameters. Due to the fact that there exist simplification errors in current analysis models of the synthetic jet actuator in establishing a physical model, which leads to decreasing of the accuracy in simulation, a multiple-domain coupling analysis model is proposed for the synthetic jet actuator. With the piezoelectric coupied elements in the finite element analysis software ANSYS, the piezoelectric vibrator involved in the direct coupling of the structural and electric fields is analyzed. Through the interface between ANSYS and CFX, the synchronized bidirectional coupling of the structural and flow fields is achieved, and the simulation of the real working process of the piezoelectric synthetic jet actuator is realized. Based on this model, the formation of the synthetic jet is simulated and the influences of voltage amplitude and geometrical parameters on synthetic velocity are investigated. The results show that the multiple-domain coupling analysis model can simulate the formation of synthetic jet accurately, and the simulation results agree well with experiment data, with an relative error of less than 8~. This multiple-domain coupling analysis model may provide theoretical foundations for the experimental parameter determination and the optimal design of synthetic jet actuators.

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期刊信息
  • 《航空学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国航空学会
  • 主编:孙晓峰
  • 地址:北京海淀区学院路37号
  • 邮编:100083
  • 邮箱:hkxb@buaa.edu.cn
  • 电话:010-82317058 82318016
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6893
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1929/V
  • 邮发代号:82-148
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24676