彭 磊, 羅振兵, 鄧 雄, 楊升科

(國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 航天科學(xué)與工程學(xué)院宇航系, 湖南 長沙 410073)

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水下合成雙射流流場特性與推力特性實驗研究

彭 磊, 羅振兵*, 鄧 雄, 楊升科

(國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 航天科學(xué)與工程學(xué)院宇航系, 湖南 長沙 410073)

為實現(xiàn)合成雙射流技術(shù)在水下航行器上的應(yīng)用，對水下合成雙射流開展了流場特性和推力特性的實驗研究，分析了水下合成雙射流的平均流場特性和推力特性。實驗得到了激勵器出口不同位置處平均流場流向速度分布情況和水下合成雙射流峰值推力隨激勵器驅(qū)動頻率的變化規(guī)律，并研究了驅(qū)動電壓幅值和波形對流場及推力的影響。實驗發(fā)現(xiàn)：存在最佳頻率使得水下合成雙射流推力達到最大；驅(qū)動電壓幅值越大，推力越大；不同波形的電壓所產(chǎn)生的推力不同，矩形波所產(chǎn)生的推力相對正弦波和三角波所產(chǎn)生的推力更大。

水下；合成雙射流；PIV；平均流場；推力

0 引 言

20世紀(jì)90年代中期起，以合成射流為主導(dǎo)的主動流動控制技術(shù)迅速成為流動控制的重要研究方向，合成射流技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于不同的控制領(lǐng)域以實現(xiàn)不同的控制目的[1-6]，這同時又決定了合成射流激勵器的發(fā)展方向并促成了不同合成射流激勵器類型的出現(xiàn)[7-10]。

如，隨著我國的海洋權(quán)益爭端日趨嚴(yán)峻，海洋開發(fā)也成為了一個新的熱點問題，對于海洋開發(fā)者和海洋生態(tài)學(xué)家來說，水下航行器已經(jīng)成為一種非常有用的工具，尤其是隨著水下遙控航行器(ROV)和自主式水下航行器(AUV)的使用范圍日益廣泛需求日益增長，科學(xué)家們也越來越重視對水下航行器的研究。美國加州理工學(xué)院工程與應(yīng)用科學(xué)部的Polsenberg-Thomas等[11]將合成射流用于小型水下航行器的推進，他們通過一臺固定裝置的振動來測量了射流的推力，并用一個簡單的分析模型證明，合成射流可以以高于10 cm/s的速度對一個球形的水下航行器進行推進。美國科羅拉多大學(xué)航空航天工程研究所的Mohseni[12]所帶領(lǐng)的研究小組在2008年將合成射流推進器安裝在一個小型水下航行器上進行了研究，他們的研究發(fā)現(xiàn)，合成射流推進器具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，增加的額外阻力小等優(yōu)點。而在這之前，美國加州理工大學(xué)古根漢姆航空實驗室的Gharib[13]和德克薩斯州南衛(wèi)理公會大學(xué)的Krueger[13]在對脈沖式射流進行的研究中證明，渦環(huán)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生于每個脈沖射流的初始階段，而且在同等的平均質(zhì)量流率和動量流率下，相比穩(wěn)定的射流，脈沖射流可以產(chǎn)生更大的推力，它證明了利用脈沖射流來代替穩(wěn)定射流的可行性。

2006年國防科技大學(xué)的羅振兵在合成射流激勵器的基礎(chǔ)上自主研發(fā)了一種新型的合成雙射流激勵器[14]，此后學(xué)者們對合成雙射流激勵器的流場特性開展了大量的研究，包括數(shù)值模擬、實驗等理論方面的研究以及其他應(yīng)用方面的研究。合成雙射流激勵器具有構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕、能量利用效率高等優(yōu)良性能，將其運用到水下航行器的推進方面不僅能夠充分發(fā)揮其具備的各項優(yōu)良性能且不會影響水下航行器的良好流體外形，具有廣闊的應(yīng)用前景，有望成為一種新型的水下驅(qū)動和姿態(tài)控制助動器。為實現(xiàn)合成雙射流激勵器在水下航行器上的應(yīng)用，本文對水下合成雙射流的平均流場特性和推力特性進行了實驗研究。

1 實驗設(shè)備與測試系統(tǒng)

1.1 實驗?zāi)Ｐ团c設(shè)備

實驗所采用的合成雙射流激勵器由兩個出口和兩個腔體共享一個振動膜構(gòu)成。其工作原理是：振動膜在驅(qū)動電壓作用下來回振動，壓縮和膨脹左右兩側(cè)腔體內(nèi)的流體，當(dāng)振動膜處于向右側(cè)振動過程時，右側(cè)腔體內(nèi)的流體經(jīng)由其出口被擠壓“噴”出，左側(cè)出口周圍流體被“吸”入激勵器左側(cè)腔體；當(dāng)振動膜處于向左側(cè)振動過程時，左側(cè)腔體內(nèi)的流體被擠壓“噴”出，而同時右側(cè)出口周圍流體被“吸”入激勵器右側(cè)腔體內(nèi)。在這種“噴”“吸”過程交替進行中，激勵器左右出口分別有一股非定常射流l和射流2形成，這兩股射流相位差為180°，射流l和射流2在向下游遷移過程中相互作用并融合成一股新的穩(wěn)定的合成射流，直至最終耗散在流體環(huán)境中。

激勵器樣機如圖1所示，圖中坐標(biāo)原點為兩出口的中心對稱點，X、Y、Z分別代表流向、橫向和縱向。圖2所為合成雙射流內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。激勵器的結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示。

圖1 合成雙射流激勵器實物圖Fig.1 Picture of dual-synthetic jet actuator

圖2 合成雙射流激勵器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Internal structure diagram of DSJA

表1 水下合成雙射流激勵器結(jié)構(gòu)參數(shù)(mm)Table 1 Structure parameter of underwater DSJA(unit: mm)

1.2 流場測試系統(tǒng)

本實驗運用粒子圖像測速儀(Particle Image Velocimetry，PIV)對水下合成雙射流的各項特性及其影響因素進行研究。PIV系統(tǒng)主要由5部分構(gòu)成：光源系統(tǒng)、同步控制器、跨幀相機、圖像采集卡和系統(tǒng)軟件。圖3為PIV 統(tǒng)組成和測速原理示意圖。

1.3 推力測試系統(tǒng)

推力測試系統(tǒng)主要由壓力傳感器和多功能智能五位顯示控制儀組成。壓力傳感器采用的是JLBS-M型微小拉壓力傳感器，屬于壓阻式應(yīng)變傳感器，該傳感器采用箔式應(yīng)變片貼在合金鋼彈性體上，能夠承受拉、壓力，具有測量精度高、穩(wěn)定性能好、溫度漂移小、輸出對稱性好、結(jié)構(gòu)緊湊，適用于空間有限的場合，進行該實驗前將此傳感器進行防水處理。將傳感器固定在激勵器與底座之間，傳感器與激勵器之間的連接方式如圖4所示。

圖3 PIV 系統(tǒng)組成和測速原理示意圖Fig.3 Picture of system and speed-measuring principle

圖4 壓力傳感器與激勵器連接示意圖Fig.4 Connection diagram of pressure sensor and DSJA

智能五位顯示控制儀選用的是MCK-Z-I高精度智能顯示儀，其外形尺寸為160 mm×80 mm×125 mm，該儀表功能齊全，可接收4-20MA/0-5V/0-10V信號，也可發(fā)送4-20MA/0-5V/0-10V信號，最多可選四路繼電器，而且常開常閉可選，實物如圖5所示。

圖5 多功能智能顯示控制儀Fig.5 Picture of multi-functional intelligent display control device

2 水下合成雙射流平均流場特性

圖6是水下合成雙射流在一個周期當(dāng)中12個相位的平均值。由圖示的平均流場可以看出，雖然水下合成雙射流在各個不同相位時由于左右出口的流動狀態(tài)相反導(dǎo)致局部流場十分復(fù)雜，但經(jīng)過相位平均計算之后，平均流場在宏觀上卻具有相當(dāng)好的對稱性，對稱軸正好是激勵器兩出口之間的中心線，這也正反映了激勵器在結(jié)構(gòu)上的對稱性以及振動膜左右振動的對稱性。在激勵器中心線即Y軸上Y=5 mm處附近，存在一個“鞍點”，鞍點是流體流向發(fā)生改變的位置。

(a) 速度矢量云圖 (b) 渦量云圖

(c) 流線圖 (d) 速度等值線云圖

圖6 水下合成雙射流一個周期中的平均值
Fig.6 Time-average flowfields of underwater DSJA

圖7是Y=10 mm范圍內(nèi)不同位置處流向速度的分布特性，由圖可知，流向速度在射流穩(wěn)定前波動顯著，且在距離出口較近的范圍內(nèi)(Y=4 mm以下)，觀察曲線A、B、C可以發(fā)現(xiàn)，流向速度不僅波動大且出現(xiàn)負值，說明接近出口位置的流體受出口流動狀態(tài)的影響較大且會向腔體內(nèi)部回流，而曲線D、E沒有出現(xiàn)負值，說明在Y=6 mm范圍以后，流體不會發(fā)生回流，這與前面通過直觀分析平均流場云圖認為“鞍點”在Y=5 mm附近的結(jié)論相一致。觀察曲線C、D、E可以發(fā)現(xiàn)，隨著離出口距離的增大，流向速度的波動越來越小，且波峰的峰值也逐漸減小，說明射流在逐漸趨于穩(wěn)定，且存在一定的耗散。

圖7 不同位置處流向速度的分布Fig.7 Distribution of speed in different positions

3 電壓參數(shù)對水下合成雙射流流場影響研究

3.1 電壓頻率對水下合成雙射流流場的影響

實驗時保持驅(qū)動電壓幅值、波形和激勵器參數(shù)不變，通過改變驅(qū)動電壓的頻率，使之分別為25 Hz、30 Hz、35 Hz來研究驅(qū)動電壓的頻率對水下合成雙射流流場的影響，重點關(guān)注對水下合成雙射流平均流場的影響。實驗參數(shù)如表2所示。

圖8是PIV實驗得到的三種不同頻率電壓驅(qū)動下水下合成雙射流平均流場的速度矢量云圖、渦量云圖、流線圖和速度等值線云圖，驅(qū)動頻率從左至右依次是25 Hz、30 Hz、35 Hz。橫向?qū)Ρ炔煌?qū)動頻率下的流場云圖可以發(fā)現(xiàn)，電壓頻率對水下合成雙射流平均流場的流場結(jié)構(gòu)影響并不大，流場的對稱性、流動“鞍點”的位置、流線的走向、等值線的分布沒有顯著變化。但通過觀察速度矢量云圖和渦量云圖的標(biāo)尺刻度可以發(fā)現(xiàn)，三種頻率下的流動強度是不一樣的，25 Hz時平均流場的最大速度為0.45 m/s，30 Hz時平均流場最大速度增大到0.55 m/s，而35 Hz時最大速度降為0.35 m/s，標(biāo)尺所顯示的渦量范圍也呈現(xiàn)上述先增大后減小的變化規(guī)律，下面對流場的流動狀態(tài)進行定量分析。

表2 不同頻率條件下的實驗參數(shù)Table 2 Experiment parameters in different driving frequencies

(a) 速度矢量云圖

(b) 渦量云圖

(c) 流線圖

(d) 速度等值線云圖

圖9是三種頻率電壓驅(qū)動下水下合成雙射流平均流場中激勵器兩出口中心線，即流場云圖中Y軸上的流向速度分布，在射流穩(wěn)定前(Y<10 mm)三條曲線基本重合，說明在此區(qū)域頻率對中心線的流向速度分布沒有顯著影響，但當(dāng)射流穩(wěn)定后(Y>10 mm)，30 Hz電壓驅(qū)動下產(chǎn)生的流向速度明顯大于25 Hz和35 Hz電壓驅(qū)動下產(chǎn)生的流向速度，25 Hz和35 Hz的曲線基本重合。

圖9 三種頻率電壓驅(qū)動下水下合成雙射流平均流場中激勵器兩出口中心線的流向速度分布Fig.9 Streamwise velocity distribution in the central line of DSJA time-average flow fields under three driving frequencies

以上分析說明，頻率的改變會使水下合成雙射流強度發(fā)生明顯改變，且存在最佳驅(qū)動頻率使得射流強度達到最大，進行多組實驗對比可得，對于該實驗所采用的水下合成雙射流激勵器，最佳工作頻率在30 Hz左右，這是因為在驅(qū)動頻率為30 Hz時，水下合成雙射流激勵器產(chǎn)生了共振現(xiàn)象，此時射流的強度達到最大。早期的研究表明，合成雙射流激勵器在空氣中的共振頻率為300 Hz左右，激勵器在水下的共振頻率明顯小于空氣中的共振頻率，這主要是由于水的密度大于空氣密度造成的。

3.2 電壓幅值對水下合成雙射流流場的影響

實驗時保持驅(qū)動電壓頻率、波形和激勵器參數(shù)不變，通過改變驅(qū)動電壓的幅值，使之分別為220 V、250 V、280 V來研究驅(qū)動電壓的幅值對水下合成雙射流流場的影響，重點關(guān)注對水下合成雙射流的平均流場。實驗參數(shù)如表3所示。

表3 不同幅值條件下的實驗參數(shù)Table 3 Experiment parameters in different driving amplitudes

圖10是實驗得到的三種不同幅值電壓驅(qū)動下水下合成雙射流平均流場的速度矢量云圖、渦量云圖、流線圖和速度等值線云圖，從左至右依次是220 V、250 V、280 V。

觀察速度矢量云圖和渦量云圖的標(biāo)尺刻度可以發(fā)現(xiàn)，電壓幅值對平均射流的強度具有顯著影響，220 V時平均流場的最大速度為0.45 m/s左右，250 V時平均流場最大速度增大到0.55 m/s左右，而280時最大速度上升到0.6 m/s左右，標(biāo)尺所顯示的渦量范圍也呈現(xiàn)上述逐漸增大的變化規(guī)律。

圖11是三種不同幅值的電壓驅(qū)動下水下合成雙射流平均流場中Y軸上的流向速度分布，可以看到，隨著電壓幅值的增大，流向速度也隨之顯著增大，在射流穩(wěn)定后，220 V電壓產(chǎn)生的平均射流速度為0.25 m/s左右，250 V時為0.32 m/s左右，280 V時射流平均速度上升到0.38 m/s左右。

3.3 電壓波形對水下合成雙射流流場的影響

實驗時保持激勵電壓幅值、頻率以及激勵器參數(shù)不變，通過改變激勵電壓的波形，使之分別為正弦波、矩形波、對稱三角波來研究激勵電壓對水下合成雙射流流場的影響，重點關(guān)注對水下合成雙射流平均流場的影響。實驗參數(shù)如表4所示。

表4 不同波形條件下的實驗參數(shù)Table 4 Experiment parameters in different driving waveforms

圖12～圖14分別是是PIV實驗后得到的三種不同波形下水下合成雙射流平均流場的速度矢量云圖、渦量云圖、流線圖和速度等值線云圖，通過對比不同波形下的云圖可以發(fā)現(xiàn)，電壓波形對水下合成雙射流平均流場的流場結(jié)構(gòu)有顯著影響，正弦波驅(qū)動下產(chǎn)生的平均射流擴散角更大，流場速度等值線形狀也更加圓滑“飽滿”，矩形波和三角波驅(qū)動下產(chǎn)生的平均流場速度等值線更加“扁平”，不規(guī)則性更強。但三種波形下的平均流場依然保持著較好的對稱性，流動“鞍點”的位置、流線的走向基本都沒有顯著變化，這與三種波形具有對稱性且頻率和幅值都相同有著必然關(guān)系。但通過觀察速度矢量云圖和渦量云圖的標(biāo)尺刻度可以發(fā)現(xiàn)，正弦波和矩形波激勵下平均流場最大速度為0.55 m/s，而三角波激勵下的平均流場最大速度為0.4 m/s，前者渦量場的標(biāo)尺范圍也更寬，說明三角波會導(dǎo)致水下合成雙射流的射流強度明顯變低，之后將從流場中提取數(shù)據(jù)進行定量說明。

(a) 速度矢量云圖

(b) 渦量云圖

(c) 流線圖

(d) 速度等值線云圖

圖11 三種不同幅值的電壓驅(qū)動下水下合成雙射流平均流場中Y軸上的流向速度分布Fig.11 Streamwise velocity distribution in the Y-axis of DSJA time-average flow fields under three drivingamplitudes

(a) 速度矢量云圖 (b) 渦量云圖

(c) 流線圖速度 (d) 等值線云圖

圖12 正弦的波水下合成雙射流平均流場云圖
Fig.12 Counters of time-average flow fields of underwater DSJA in Sine-wave

(a) 速度矢量云圖 (b) 渦量云圖

(c) 流線圖速度 (d) 等值線云圖

圖13 方波的水下合成雙射流平均流場云圖
Fig.13 Contours of time-average flow fields of underwater DSJA in square wae

(a) 速度矢量云圖 (b) 渦量云圖

(c) 流線圖速度 (d) 等值線云圖

圖14 三角波的水下合成雙射流平均流場云圖
Fig.14 Contours of time-average flow fields of underwater DSJA in triangular wave

圖15為三種波形激勵下平均流場中激勵器兩出口中心線上的流向速度分布圖，在射流穩(wěn)定前(Y<10 mm)三條曲線基本重合，說明在此區(qū)域波形對中心線的流向速度分布沒有影響，但當(dāng)射流穩(wěn)定后(Y>10 mm)，三角波激勵下的流向速度明顯小于正弦波和矩形波激勵下的流向速度，而正弦波和矩形波產(chǎn)生的流向速度分布基本一致，矩形波所產(chǎn)生的射流速度稍微偏大。文獻[15]中對三種波形下激勵器的功率變化特性研究表明，在相同的條件下，方波對應(yīng)平均功率最大，三角波的平均功率最小，所以在相同的電壓和頻率下，矩形波產(chǎn)生的射流速度最大。

圖15 三種不同波形的電壓驅(qū)動下水下合成雙射流平均流場中Y軸上的流向速度分布Fig.15 Streamwise velocity distribution in the Y-axis of DSJA time-average flow fields under three driving waveforms

4 水下合成雙射流推力特性

4.1 電壓頻率對推力的影響

實驗前將各設(shè)備連接完整，激勵器置于水缸中，然后向水缸中注水到一定深度。通過示波器觀測經(jīng)由信號放大器放大后的驅(qū)動信號，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器使最終輸出的信號為250 V的正弦波，初始頻率設(shè)置為10 Hz，開始實驗后逐漸增大頻率，并記錄每一個頻率下智能顯示儀所顯示的最大壓力，即水下合成雙射流的推力。將實驗結(jié)果制成折線圖并分析水下合成雙射流的推力隨激勵器驅(qū)動頻率的變化規(guī)律。250 V正弦波驅(qū)動下的水下合成雙射流的推力性能如圖16所示。

圖16 250 V正弦波驅(qū)動下水下合成雙射流推力性能Fig.16 Propulsion performance of underwater DSJA in 250 V sine-wave driving voltage

由折線圖可以看出，驅(qū)動電壓所產(chǎn)生的水下合成雙射流的推力隨著頻率的增大呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢，且在31 Hz時達到最大值為0.02 N，曲線整體呈現(xiàn)為單峰狀且波峰處于30～33 Hz左右，越接近最佳頻率，其推力增加地越快，當(dāng)頻率偏離最佳頻率較遠后，即頻率低于10 Hz或者大于50 Hz后，推力幾乎為零。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是，相對激勵器腔體尺寸和介質(zhì)特性，振動膜的共振頻率在30～33 Hz左右，在此頻率附近，振動膜的振動最為劇烈振幅達到最大，射流的強度也達到最大從而導(dǎo)致推力在振動膜的共振頻率處達到最大；當(dāng)驅(qū)動頻率偏離共振頻率后，振動膜的振動幅值迅速減小，射流的強度也隨之減小，推力也相應(yīng)地減小。

4.2 電壓幅值對推力的影響

保持電壓波形和激勵器參數(shù)不變，分別在220 V、250 V、280 V的電壓幅值下測量水下合成雙射流的推力隨頻率的變化規(guī)律。不同電壓幅值下推力隨頻率的變化規(guī)律如圖17所示，由折線圖的變化規(guī)律可知，頻率相同時，水下合成雙射流的推力隨著驅(qū)動電壓幅值的增加而增加，且電壓幅值的變化不影響推力的頻率變化特性，不同幅值下的變化曲線依然呈單峰狀，且波峰在30 Hz左右。這是因為驅(qū)動電壓的幅值越大，振動膜的振幅越大，射流強度越大推力也越大。

圖17 不同電壓幅值下推力隨頻率的變化Fig.17 Curves of the thrust with changing frequencies under different driving voltages

4.3 電壓波形對推力的影響

保持電壓幅值為250 V和激勵器參數(shù)不變，分別在正弦波、矩形波、三角波三種不同的波形下測量水下合成雙射流推力隨頻率的變化規(guī)律。不同波形的電壓驅(qū)動下推力隨頻率的變化規(guī)律如圖18所示，由折線圖的變化規(guī)律可知，在相同頻率下，矩形波驅(qū)動所產(chǎn)生的推力比其余兩種波形產(chǎn)生的推力大；三角波驅(qū)動所產(chǎn)生的推力在25 Hz以前比正弦波驅(qū)動所產(chǎn)生的推力大，在25 Hz以后比正弦波驅(qū)動所產(chǎn)生的推力小。原因是在相同的電壓幅值和頻率下，方波的輸入功率更大，因此其產(chǎn)生的射流強度和推力也相應(yīng)地比其他兩種波形所產(chǎn)生的射流強度和推力要大。同樣地，電壓波形的變化并不影響推力的頻率變化特性，不同波形下的變化曲線依然呈現(xiàn)單峰狀，且波峰在30 Hz左右。

圖18 不同電壓波形下推力隨頻率的變化Fig.18 Curves of the thrust with changing frequencies under different driving waveforms

5 結(jié) 論

本文通過開展水下合成雙射流流場特性和推力特性的實驗研究，得出了如下結(jié)論：

1) 水下合成雙射流的流場經(jīng)過相位平均后具有很好的對稱性，在向下游發(fā)展的過程中合成雙射流漸漸合成一股穩(wěn)定射流，并不斷向外擴散，射流速度也逐漸減小。

2) 驅(qū)動電壓頻率的改變會使水下合成雙射流強度發(fā)生明顯改變，且存在最佳驅(qū)動頻率使得射流強度達到最大，本文所用的激勵器最佳工作頻率在30 Hz左右。平均流場的流向速度隨著電壓幅值的增大而增大，但電壓幅值對水下合成雙射流平均流場的流場結(jié)構(gòu)影響并不大。

3) 電壓波形對水下合成雙射流平均流場的流場結(jié)構(gòu)有顯著影響，正弦波驅(qū)動下產(chǎn)生的平均射流擴散角更大，流場速度等值線形狀也更加圓滑“飽滿”，矩形波和三角波驅(qū)動下產(chǎn)生的平均流場速度等值線更加“扁平”，不規(guī)則性更強。三角波激勵產(chǎn)生的射流速度明顯小于其它兩種波形，矩形波所產(chǎn)生的射流速度除了在中心位置與正弦波產(chǎn)生的速度相近以外，在其它位置的速度比正弦波產(chǎn)生的速度稍大。

4) 水下合成雙射流的推力隨著頻率的增大呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢，曲線整體呈現(xiàn)為單峰狀且波峰處于30～33 Hz左右；推力隨著驅(qū)動電壓幅值的增加而增加，且電壓幅值的變化不影響推力的頻率變化特性；在相同頻率下，矩形波驅(qū)動所產(chǎn)生的推力比其余兩種波形產(chǎn)生的推力大，三角波驅(qū)動所產(chǎn)生的推力在25 Hz以前比正弦波驅(qū)動所產(chǎn)生的推力大，在25 Hz以后比正弦波驅(qū)動所產(chǎn)生的推力小，電壓波形的變化并不影響推力的頻率變化特性。

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Experimental investigation on characteristics of flow field and propulsion of dual synthetic jets in water

Peng Lei, Luo Zhenbing*, Deng Xiong, Yang Shengke

(CollegeofAerospaceScienceandEngineering,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha410073,China)

The flow field and propulsion characteristics of dual synthetic jets (DSJ) in water is investigated using the particle image velocimetry (PIV) system and propulsion measuring system. The results of the experimental investigation reveal the noticeable symmetrical pattern of average flow field created by underwater dual sythetic jets actuator (DSJA) .The influence of DSJA`s working parameters on flow field characteristics and propulsion of dual synthetic jets in water is studied by changing the driving frequency, amplitude of voltage and voltage waveform.The results shows that there is an optimum driving frequency existed, which generates the maximum propulsion, and the propulsion will increase according to the rise of the amplitude of voltage.

underwater; dual sythetic jets; PIV; time-averaged flow field; propulsion

0258-1825(2017)02-0290-09

2016-12-25;

2017-02-22

國家自然科學(xué)基金(11372349，11602299，11572349)

彭磊(1991-)，男，湖北隨州人，碩士研究生，研究方向：主動流動控制. E-mail：penglei_hust@163.com

羅振兵*，男，教授，研究方向：主動流動控制. E-mail: luozhenbing@163.com

彭磊, 羅振兵, 鄧雄, 等. 水下合成雙射流流場特性與推力特性實驗研究[J]. 空氣動力學(xué)學(xué)報, 2017, 35(2): 290-298.

10.7638/kqdlxxb-2016.0183 Peng L, Luo Z B, Deng X, et al. Experimental investigation on characteristics of flow field and propulsion of dual synthetic jets in water[J]. Acta Aerodynamica Sinica, 2017, 35(2): 290-298.

V211.7

A doi: 10.7638/kqdlxxb-2016.0183