14、翼型段流动控制研究

翼型段流动控制研究

1. 研究背景与目标

在航空航天等领域，翼型的流动控制至关重要。此前已有研究将介质阻挡放电（SDBD）等离子体激励器应用于涡轮发动机、风力发电机等。例如，Greenblatt 提出将其用于风力发电机，通过激励器使风力发电机净功率提高了 7%。本次研究聚焦于在雷诺数（Re）为 2.0 × 10⁵ 的条件下，对带有 SDBD 的翼型进行二维雷诺平均纳维 - 斯托克斯（RANS）方程模拟，旨在分析激励器位置和频率变化对翼型流动的影响。与多数以往研究使用商业软件不同，本研究采用开源软件 OpenFOAM 进行模拟。

2. 流动方程

为模拟翼型周围的流动，使用 RANS 方程。考虑到流动为不可压缩，且激励器消耗的大部分电能转化为动能，可忽略温度变化，因此仅需连续性方程（1）和动量方程（2）：
[
\begin{cases}
\frac{\partial \overline{u_j}}{\partial x_j} = 0 & (1) \
\frac{\partial \overline{u_i}}{\partial t} + \overline{u_j}\frac{\partial \overline{u_i}}{\partial x_j} = -\frac{1}{\rho}\frac{\partial \overline{p}}{\partial x_j} + \frac{\partial}{\partial x_j} \left[ (\nu + \nu_t)\frac{\partial \overline{u_i}}{\partial x_j} \right] + \frac{f_b}{\rho} & (2)