[发明专利]一种减弱湍流边界层气动光学效应的定常吹吸方法

权利要求书

1.一种减弱湍流边界层气动光学效应的定常吹吸方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：确定吹吸扰动函数形式

给定平板边界层吹吸扰动时考虑流向位置、展向位置和时间效应，且能够根据需要设定为定常或非定常形式，选取如下函数形式以实现吹吸扰动：

v_bs＝Au_∞f(x)g(z)h(t)

其中v_bs表示扰动速度，下标b和s分别是吹气blowing和吸气suction的首字母，A是所加扰动的幅值，u_∞是来流速度，f(x)、g(z)和h(t)分别是流向相位、展向相位和时间项；

基于吹吸扰动函数，对于单一的吹气或者吸气扰动，吹气和吸气速度分别是v_b和v_s，直接取绝对值确定：

v_b＝2|Au_∞f(x)g(z)h(t)|

v_s＝-2|Au_∞f(x)g(z)h(t)|

其中式前乘以2表示由于函数在取绝对值时会导致振幅减半，使得幅值保持在A；

步骤2：给定函数变量具体形式和参数

在步骤2中A是可调的，f(x)和g(z)按如下形式给定

f(x)＝4sin(θ)[1-cos(θ)]/(27)^1/2

θ＝2π(x-x_st)/(x_ed-x_st)

其中x和z是流向位置坐标；θ是流向相位函数的中间变量，x_st和x_ed表示吹吸扰动在流向的起止位置坐标；l是展向相位函数中标记扰动波数的序号，l_max＝10，Z_l是每个扰动波数所对应的贡献占比，z_max是展向计算域的宽度，φ_l是属于[0,1]的随机数；对每个吹吸扰动点的f(x)函数，先根据当地流向位置x和吹吸扰动在流向的起止位置坐标x_st和x_ed计算θ相位值，后代入f(x)函数表达式计算这一子函数值；对每个吹吸扰动点的g(z)函数，先根据所给l_max计算各个Z_l值，后代入g(z)函数表达式计算这一子函数值；将f(x)和g(z)两个函数值返回吹吸扰动主函数，即返回步骤1中v_bs表达式中，并根据给定的所加扰动的幅值A和来流速度u_∞计算所施加扰动速度v_bs；

步骤3：将吹吸扰动函数施加在层流段

将吹吸扰动函数施加于层流段的壁面法向速度v，即用v＝v_b或v_s替代原始壁面处v＝0，以对流动进行控制；将壁面速度作为一个边界条件，在计算时每个时间步都进行一次更新，在计算中分析下游气动光学效应。