中文摘要：

本项目以动力机械中广泛使用的扩压器以及机翼湍流边界层分离控制为研究对象，从数值分析和实验两方面全面、细致地对采用涡旋射流这一非常规方法对湍流边界层分离进行控制的机理和方法进行研究。在涡旋射流控制圆锥和矩形扩压器流动分离实验研究中，对比了不同雷诺数、射流流速比、射流孔数等流动参数对涡旋射流控制扩压器气动特性的影响。通过PIV实验和数值模拟得到了特征截面上的速度和涡量分布，并由此分析了射流导致复杂涡系的形成过程。同时应用三维涡识别技术获得了射流产生各种涡旋结构的生成、发展等动力学演化过程。并指出在影响射流控制的多个因素中，射流孔数及射流倾斜角对控制效果的影响显著。在涡旋射流控制模拟翼型边界层分离的研究中，采用定常和脉冲射流对分离区进行流动控制。通过对比不同射流控制方式的统计特性及射流控制效果，结合射流流场大尺度相干结构的演化规律，揭示了不同方式下涡旋射流控制流动分离的物理机制。此外，基于大涡模拟方法对低压透平叶栅边界层分离转捩以及流动控制进行了研究。本项目从学术上填补了湍流边界层分离控制的一些空白，为工程实际应用提供有效的控制方法，从而推动涡动力学和湍流边界层分离控制技术的进展。