[发明专利]一种流动分离主动控制结构、方法及应用

说明书

本公开提供了一种流动分离主动控制结构、方法及应用，流动分离主动控制结构，包括流体振荡器阵列，所述流体振荡器阵列包括N个流体振荡器，N≥1；所述流体振荡器包括流体振荡器流道，N个所述流体振荡器流道组成流体振荡器阵列流道；所述流体振荡器阵列流道设置于发动机主流道壁面内；所述流体振荡器进口与气源通过控制阀相连；所述流体振荡器出口设置于被控制的流动分离点的前缘。本公开的流动分离主动控制结构和方法能够根据实际工况进行主动调节，能适应不同的工作状态。同时，通过在流动环境中直接注入合适的扰动模式以与系统的内在模式相耦合，对主流道壁面附近流场施加非常小的扰动即可控制大动量的主流流动。

技术领域

本公开涉及航空发动机流动分离控制，尤其涉及一种燃气涡轮式发动机内的流动分离主动控制结构、方法及应用。

背景技术

现代飞行器设计向着隐身化、高机动化、飞发一体化的方向快速发展，传统的被动式设计手段已经越来越不能满足未来发展的需求。

航空发动机内存在着大量流动分离现象，如S型进气道内的流动分离，压气机/涡轮内的角区分离流动和叶顶间隙泄露流动，压气机高低压转阶段内的流动分离，这些流动分离现象降低了发动机的整体效率和工作稳定性，限制了燃气涡轮式发动机性能的进一步提升。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种燃气涡轮式发动机流动分离主动控制结构、方法及应用，具体实现方式如下：

一种燃气涡轮式发动机流动分离主动控制结构，包括流体振荡器阵列，所述流体振荡器阵列包括N个流体振荡器，N＞1；所述流体振荡器包括流体振荡器流道，N个所述流体振荡器流道组成流体振荡器阵列流道；所述流体振荡器阵列流道设置于发动机主流道壁面内；

所述流体振荡器进口与气源通过控制阀相连；所述流体振荡器出口设置于被控制的流动分离点的前缘。

进一步地，所述流体振荡器阵列的全部流体振荡器出口在所述主流道壁面处形成离散型微孔。

进一步地，所述流体振荡器出口射流的方向与主流道内被控主流动方向呈一定夹角α；所述流体振荡器阵列流道与所述出口射流的方向在同一平面，该平面与被控主流动方向呈夹角α；0°≤α≤180°。

进一步地，所述流体振荡器出口射流的方向与主流道内被控主流动方向呈一定夹角β；所述流体振荡器阵列流道所在平面与所述主流道壁面平行，所述流体振荡器的出口气流引气通道与所述流体振荡器阵列流道所在平面呈夹角β；0°≤β≤180°。

进一步地，所述流体振荡器还包括：振荡射流引气进口、振荡射流出口、进气气流引气通道、和出口气流引气通道；其中，所述流体振荡器进口为所述振荡射流引气进口；所述流体振荡器出口为所述振荡射流出口；

所述振荡射流引气进口通过所述进气气流引气通道与所述流体振荡器流道进口相连；

所述振荡射流出口通过所述出口气流引气通道与所述流体振荡器流道出口相连。

进一步地，所述流体振荡器为脉冲型流体振荡器，所述流体振荡器流道为脉冲型流体振荡器流道，所述脉冲型流体振荡器流道包括一个振荡器流道进口、两个振荡器流道出口，以及一个或两个反馈通道。

进一步地，所述流体振荡器为扫射型流体振荡器，所述流体振荡器流道为扫射型流体振荡器流道，所述扫射型流体振荡器流道包括一个振荡器流道进口、一个振荡器流道出口，以及两个反馈通道。

一种燃气涡轮式发动机流动分离主动控制的方法，包括以下步骤：

根据需要控制的流动分离范围，选择相应数量的流体振荡器，并在发动机主流道壁面内设置相应数量的流体振荡器流道，构建上述任意一种流动分离主动控制结构；