RU2328411C2 - Способ управления отрывом потока - Google Patents
Способ управления отрывом потока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2328411C2 RU2328411C2 RU2006124484/11A RU2006124484A RU2328411C2 RU 2328411 C2 RU2328411 C2 RU 2328411C2 RU 2006124484/11 A RU2006124484/11 A RU 2006124484/11A RU 2006124484 A RU2006124484 A RU 2006124484A RU 2328411 C2 RU2328411 C2 RU 2328411C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flow
- separation
- openings
- slit
- partitions
- Prior art date
Links
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области аэродинамики и гидродинамики. Способ управления отрывом потока на обтекаемой поверхности включает механическое воздействие на вихревое течение, возникающее в зоне отрыва, с помощью перегородок и выдува воздуха из щелевидных отверстий, расположенных на обтекаемой поверхности вдоль потока, позади линии отрыва пограничного слоя на линии растекания трехмерного возвратного течения. Изобретение направлено на улучшение движения потока жидкости и газа в расширяющихся каналах. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области аэродинамики и гидродинамики и может найти применение для улучшения обтекания самолетов, автомобилей, кораблей, лопаток турбин, лопастей вертолета или лопастей ротора ветроэнергетической установки, а также для улучшения движения потоков жидкости и газа в расширяющихся каналах (в диффузорах).
Известно техническое решение, в котором для управления обтеканием используется устройство - регулятор положения точки отрыва потока, предназначенный для создания завихрений в пограничном слое [1]. Турбулизатор представляет выдвижной стержень, выступающий за обшивку тела в набегающий поток. В аэродинамической "тени" турбулизатора расположен датчик вихрей, через процессор связанный с приводом турбулизатора. Процессор сопоставляет сигнал датчика с параметрами потока, записанными в памяти, и через привод выдвигает турбулизатор на высоту, необходимую для создания оптимальных условий обтекания.
Недостатком данного технического решения является то, что это устройство устанавливается перед линией отрыва и позволяет создать оптимальные условия обтекания только в следе (в аэродинамической "тени") за стержнем, а не по всей ширине (всему размаху) области отрыва.
Наиболее близкими к предлагаемому техническому решению являются: крыло с устройством управления срывом потока [2], способ повышения эффективности работы лопасти [3].
Аналог, описанный в патенте [2], представляет крыло, у которого из поверхности крыла параллельно передней кромке выдвигаются локальные выступы, что позволяет управлять отрывным обтеканием. При выдвижении выступов на больших углах атаки крыла устраняется срыв потока с передней кромки и, таким образом, увеличивается критический угол атаки крыла, до которого крыло сохраняет свои несущие свойства.
Однако данное решение имеет недостатки, так как требует постоянного расхода энергии для выдвижения и убирания управляющего элемента. Если же локальные выступы не убирать, то возрастает вредное сопротивление на режимах безотрывного обтекания крыла.
Прототип, описанный в патенте [3], это способ повышения эффективности работы лопасти. Лопасть выполнена в виде крыла и на поверхности лопасти со стороны, противоположной набегающему потоку воздуха, осуществляют отсос пограничного слоя через систему щелевидных отверстий. Лопасть выполнена с толстым аэродинамическим профилем, при этом отсос воздуха осуществляют через систему выполненных вдоль лопасти щелевидных отверстий в выполненные под этими отверстиями вдоль последних каверны с центральным продольным полым телом в каждой из них, образующим в каждой каверне кольцевой канал с формированием в последнем набегающим потоком воздуха вихреобразного потока. Из каверн и из центральных тел осуществляют отсос воздуха через отводные каналы, а из последних воздух выводят за пределы лопасти, причем внутри каверн путем установки перегородок и на внешней поверхности лопасти путем установки ребер ограничивают отекание потока воздуха вдоль каверн и вдоль лопасти.
Недостатки этого метода заключаются в том, что он требует сложного внутреннего технического устройства лопасти и дополнительного расхода энергии на отсос пограничного слоя и на создание вихревого движения в кавернах. Ребра на поверхности крыла, призванные ограничивать обтекание потока вдоль лопасти, должны иметь большую длину, близкую к размеру самой лопасти.
В предлагаемом способе управление обтеканием осуществляют с помощью перегородок и выдува воздуха из щелевидных отверстий, расположенных на обтекаемой поверхности вдоль потока, позади линии отрыва пограничного слоя на линии растекания трехмерного возвратного течения, при этом щелевидные отверстия размещены между перегородок.
Предлагаемый способ воздействия на поток исключает трансверсальное (поперечное) течение потока жидкости или газа.
Задачей изобретения является обеспечение безотрывного движения потока жидкости или газа на поверхности движущихся объектов, например на крыльях или над задней частью легкового автомобиля, посредством воздействия на внутреннюю структуру области отрыва. Устранение отрыва потока позволяет уменьшить сопротивление движению тела, уменьшить расход топлива или увеличить скорость движения.
Поставленная задача достигается благодаря управлению отрывом потока на обтекаемой поверхности, который включает механическое воздействие на вихревое течение, возникающее в зоне отрыва. Для этого воздействие на поток осуществляют с помощью перегородок и выдува воздуха из щелевидных отверстий, расположенных на обтекаемой поверхности вдоль потока, позади линии отрыва пограничного слоя на линии растекания трехмерного возвратного течения. Щелевидные отверстия размещают между перегородками.
Воздух в щелевидные отверстия подают из воздухозаборника по каналам, расположенным внутри обтекаемой поверхности, а скорость выдува воздуха через щелевидные отверстия регулируют с помощью компрессора.
В данном способе предлагается в зоне возможного отрыва устанавливать неподвижные (стационарные) перегородки и щелевидные отверстия, ориентированные вдоль потока и препятствующие поперечному течению жидкости или газа в области отрыва. Такой метод управления был определен в результате экспериментальных исследований в аэродинамической трубе. Было обнаружено, что существует взаимосвязь между вихрями и областью отрыва в целом. Если помешать образованию вихревых структур, то можно полностью устранить отрыв, который является вредным явлением, поскольку увеличивает сопротивление движению тела.
Перегородки целесообразно устанавливать не на всей обтекаемой поверхности, а лишь на небольшом участке поперечного течения, которое возникает в зоне отрыва потока от обтекаемой поверхности. Для такого воздействия требуется перегородка гораздо меньшего размера, чем в прототипе [3] (как по протяженности вдоль хорды крыла, так и по высоте и толщине).
В отличие от известных способов в предлагаемом осуществляют не отсос воздуха, а его вдув через щелеобразные отверстия на обтекаемую поверхность, что обеспечивает безотрывное обтекание. При этом щели, в отличие от прототипа [3], расположены вдоль потока.
Указанные признаки не выявлены в других технических решениях при изучении уровня данной области техники и, следовательно, решение является новым и имеет изобретательский уровень.
На чертеже показана схема течения на обтекаемой поверхности крыла самолета.
Способ управления отрывом потока осуществляется следующим образом.
Рассмотрим способ управления отрывом потока на обтекаемой поверхности прямого крыла самолета. При движении на крыле возникает линия отрыва потока 1. В области отрыва наблюдается возвратное течение от задней кромки крыла к передней, и возникают нежелательные крупномасштабные вихри 2, вращающиеся в плоскости крыла, которые создают поперечное течение от центра крыла к его боковым кромкам и приводят к срыву потока. Управление обтеканием осуществляют с помощью перегородок 3 и выдува воздуха из щелевидных отверстий 4, расположенных на обтекаемой поверхности вдоль потока, позади линии отрыва пограничного слоя на линии растекания 5 трехмерного возвратного течения вдоль всей длины крыла. Перегородки и выдув воздуха из щелевидных отверстий препятствуют распространению поперечного течения вдоль поверхности крыла. Причем перегородки и щелевидные отверстия имеют оптимальные размеры, влияющие на аэродинамические характеристики, которые можно посчитать относительно продольного размера области отрыва: перегородки имеют длину не более 50% продольного размера области отрыва, высоту не более 20% длины перегородки и толщину не менее 5% высоты и не более 10% высоты перегородки; щелевидные отверстия, размещены между перегородками и имеют длину не более 50% продольного размера области отрыва и ширину не более 5% длины. Воздух в щелевидные отверстия подают из воздухозаборника по каналам, расположенным внутри обтекаемой поверхности (не показано), а скорость выдува воздуха через щелевидные отверстия регулируют с помощью компрессора (не показано).
Совместное использовании перегородок и щелевидных отверстий позволяет повысить эффективность управления обтеканием.
Аналогичным способом может осуществляться управление обтеканием потока на задней части легкового автомобиля. Перегородки и щелевидные отверстия располагают на заднем скате крыши автомобиля, где возникают поперечные течения.
Указанный способ воздействия основан на результатах экспериментальных исследований в аэродинамических трубах Института. Было обнаружено, что воздействие на поперечное течение предотвращает образование крупномасштабных вихрей и приводит к тому, что вместо отрыва на поверхности наблюдается безотрывное присоединенное течение.
Источники информации
1. Патент Японии N 5-16892, 93.01.26.
2. Патент РФ №2128601, МКИ В64С 21/10, 06.05.97.
3. Патент РФ №2003135481 - прототип.
Claims (2)
1. Способ управления отрывом потока на обтекаемой поверхности, включающий механическое воздействие на вихревое течение, возникающее в зоне отрыва, отличающийся тем, что воздействие на поток осуществляют с помощью перегородок и выдува воздуха из щелевидных отверстий, расположенных на обтекаемой поверхности вдоль потока, позади линии отрыва пограничного слоя на линии растекания трехмерного возвратного течения, при этом щелевидные отверстия размещены между перегородками.
2. Способ управления отрывом потока по п.1, отличающийся тем, что воздух в щелевидные отверстия подают из воздухозаборника по каналам, расположенным внутри обтекаемой поверхности, а скорость выдува воздуха через щелевидные отверстия регулируют с помощью компрессора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006124484/11A RU2328411C2 (ru) | 2006-07-07 | 2006-07-07 | Способ управления отрывом потока |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006124484/11A RU2328411C2 (ru) | 2006-07-07 | 2006-07-07 | Способ управления отрывом потока |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006124484A RU2006124484A (ru) | 2008-01-20 |
RU2328411C2 true RU2328411C2 (ru) | 2008-07-10 |
Family
ID=39108268
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006124484/11A RU2328411C2 (ru) | 2006-07-07 | 2006-07-07 | Способ управления отрывом потока |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2328411C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2503891C2 (ru) * | 2012-04-11 | 2014-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Способ управления отрывом воздушного потока на входе во всасывающие каналы |
-
2006
- 2006-07-07 RU RU2006124484/11A patent/RU2328411C2/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2503891C2 (ru) * | 2012-04-11 | 2014-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Способ управления отрывом воздушного потока на входе во всасывающие каналы |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006124484A (ru) | 2008-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7134631B2 (en) | Vorticity cancellation at trailing edge for induced drag elimination | |
US8651813B2 (en) | Fluid dynamic body having escapelet openings for reducing induced and interference drag, and energizing stagnant flow | |
US5395071A (en) | Airfoil with bicambered surface | |
US5348256A (en) | Supersonic aircraft and method | |
CN109421920B (zh) | 飞行器推进系统及方法 | |
JP5308349B2 (ja) | 大きな振動ピッチングモーメントの発生を遅らせて最大揚力を増大させるための、ロータブレード上の渦発生片 | |
US8821123B2 (en) | Double-ducted fan | |
EP2662282B1 (en) | Vortex generation | |
CA2014014A1 (en) | Low drag vortex generators | |
US20110260008A1 (en) | Fluid flow control device for an aerofoil | |
US20110309202A1 (en) | Wingtec Holding Limited | |
JPH0737240B2 (ja) | 混成層流ナセル | |
CN110831848B (zh) | 推进设备 | |
Lubert | On some recent applications of the Coanda effect to acoustics | |
CN109878704A (zh) | 一种基于环量控制原理的无舵面飞行器 | |
US5871174A (en) | Foils | |
RU2328411C2 (ru) | Способ управления отрывом потока | |
Hossain et al. | Enhancement of aerodynamic properties of an airfoil by co flow jet (CFJ) flow | |
RU2267657C2 (ru) | Способ повышения эффективности работы лопасти (варианты) | |
RU2508228C1 (ru) | Способ управления пограничным слоем на аэродинамической поверхности летательного аппарата и устройство для его осуществления | |
US3465990A (en) | Aircraft having energy-conserving means | |
FI112637B (fi) | Geometrialtaan muuttuva profiili | |
RU2789419C1 (ru) | Способ устранения колебаний скачка уплотнения на профиле крыла гражданского самолета при трансзвуковых скоростях полета | |
GB2570170A (en) | Wing-tip device | |
RU149950U1 (ru) | Крыло с управлением пограничным слоем |