基于数值计算方法的矢量合成射流激励器推力特性研究

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	基于数值计算方法的矢量合成射流激励器推力特性研究
	王超 ; 衣瑞文 ; 胡志强 ; 林扬 ; 耿令波 ; 路明
刊名	船舶力学
	2018
卷号	22 期号:5 页码:528-539
关键词	水环境合成射流推力矢量作用机理推力模型
ISSN号	1007-7294
其他题名	Study on the force characteristics of a vectored synthetic jet actuator based on numerical method
通讯作者	胡志强
产权排序	1
中文摘要	合成射流激励器具有体积小、质量轻、结构简单、对流体外形影响小等优点,非常适合用于水下机器人的驱动及姿态调节。文章设计了一种矢量合成射流激励器,该激励器的出口是柔性的,采用线驱动方式实现出口偏转角度的连续调节,进而实现推力的矢量控制。建立了用于控制激励器出口偏转角度的数学模型,以及激励器作用力的数学模型。采用有限体积法对该矢量合成射流激励器在不同偏转角度下的流场进行了数值计算,流场设定为三维、粘性、非定常和不可压流场,给出了不同偏转角度下激励器在各个方向上的作用力变化曲线。通过对作用力的计算结果进行分析发现,合成射流的推力比相同质量流量下稳态射流的推力提高50%。另外,还发现激励器各方向作用力的合力基本不随偏角发生改变。结合文中建立的激励器作用力数学模型进行分析,可知合成射流的推力增强效应主要是由激励器外部流体的阻滞作用引起的。
英文摘要	Synthetic jet is a new type of underwater propulsion method with the merit of small size, light weight and high efficiency, all of which makes it a good choice for the propulsion and steering of underwater robots. In this paper, a vectored synthetic jet actuator with a flexible jet nozzle is proposed. The deflection angle of the flexible jet nozzle can be adjusted continuously by the differential actuation of 3 ropes. The actuation model of the flexible jet nozzle and the mathematical model of the propulsion force are established. The 3D, unsteady, viscosity and incompressible flow-field of the vectored jet actuator with different deflection angle is analyzed by using finite volume method. It can be seen that the propulsion efficiency of synthetic jet is 50% higher than the normal steady jet by the analysis of the force results of the numerical computation. It can also be seen that the resultant force of different directions keeps unchanged despite the variation of the deflection angle of the flexible jet nozzle. Combined with the mathematical model established in this paper the conclusion that the high efficiency of the synthetic jet is mainly caused by the resistance of the outflow of the actuator can be drawn.
语种	中文
内容类型	期刊论文
源URL	[http://ir.sia.cn/handle/173321/21817]
专题	沈阳自动化研究所_机器人学研究室
作者单位	1.机器人学国家重点实验室中国科学院沈阳自动化研究所 2.中国科学院大学
推荐引用方式 GB/T 7714	王超,衣瑞文,胡志强,等. 基于数值计算方法的矢量合成射流激励器推力特性研究[J]. 船舶力学,2018,22(5):528-539.
APA	王超,衣瑞文,胡志强,林扬,耿令波,&路明.(2018).基于数值计算方法的矢量合成射流激励器推力特性研究.船舶力学,22(5),528-539.
MLA	王超,et al."基于数值计算方法的矢量合成射流激励器推力特性研究".船舶力学 22.5(2018):528-539.