本文对近年来国内外学者在舰船空气流场控制领域的研究进行综述,从流场被动控制和主动控制两大方向开展应用现状分析,对比不同控制方式对流场的控制效果和应用局限。最后在借鉴前述成果的基础上开展多孔吹气主动控制技术初步探索,并对后续研究重点和需解决的问题进行总结和展望,为舰船空气流场控制的进一步研究和实装应用提供借鉴和参考。
This paper summarizes the research of domestic and foreign scholars in the field of ship airwake field control in recent years, and analyzes the current situation in recent years, compares the control effects and application limitations of flow field with different control methods. Finally, this paper introduces the preliminary exploration of the active control technology of porous air blowing carried out by the author on the basis of the aforementioned achievements. The focus of follow-up research and the problems to be solved are summarized and prospected, which provides reference and reference for further research and practical application of ship air flow field control.
2022,44(14): 170-176 收稿日期:2022-05-18
DOI:10.3404/j.issn.1672-7649.2022.14.036
分类号:U674.771
作者简介:钱江(1975-),男,硕士,高级工程师,研究方向为舰船装备管理
参考文献:
[1] 王金玲, 姜广文, 杨妙升. 大气边界层对SFS2空气尾流特性的影响[J]. 舰船科学技术, 2018, 40(15): 37–40
[2] 钟兢军, 耿雪, 孙鹏, 等. 上层建筑结构对甲板流场影响的数值研究[J]. 舰船科学技术, 2015, 37(5): 21–26
[3] 陆超, 姜治芳, 王涛. 不同工况条件对舰船舰面空气流场的影响[J]. 舰船科学技术, 2009, 31(9): 38–42
[4] 白亚磊. 机翼大攻角分离流控制技术研究[D]. 南京: 南京航空航天大学, 2011.
[5] 吴云, 李应红. 等离子体流动控制研究进展与展望[J]. 航空学报, 2015, 36(2): 381–405
[6] 朱自强, 鞠胜军, 吴宗成. 层流流动主/被动控制技术[J]. 航空学报, 2016, 37(7): 2065–2090
[7] 印帅. 流动控制在汽车空气动力学中的应用[D]. 南京: 南京航空航天大学, 2012.
[8] 刘小民, 党群, 张炜, 等. 涡流发生器在流体机械流动控制中应用研究进展[J]. 流体机械, 2007(3): 33–40+79
[9] 李钢. 等离子体流动控制机理及其应用研究[D]. 北京: 中国科学院研究生院(工程热物理研究所), 2008.
[10] TAI T C. Airwake simulation of modified TTCP_SFS ship[C]// RTO AVT Symposium on Advanced Flow Management: Part A – Vortex Flows and High Angle of Attack for Military Vehicles, Loen, Norway, 2001.
[11] SHUKLA S, SINGH S N, SRINIVASAN B. A computational study of modified TTCP ship airwakes[C]// Proceedings of the 4th International Conference on Ship and Offshore Technology ICSOT 2015, IIT Kharagpur, India, 2015.
[12] BARDERA-MORA R, MESEGUER J. Flow in the near air wake of a modified frigate[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G. Journal of aerospace engineering, 2015, 229(G6): 1003–1012
[13] 王金玲, 郜冶. 舰船尾部结构对直升机操作区流场的影响[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2016, 48(10): 148–154
[14] 汪成豪, 江鹏远, 龚晨, 等. 机库构型对舰船空气流场的影响[J]. 船舶工程, 2021, 43(S2): 89–95
[15] 王金玲. 舰船空气尾流场特性数值研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2016.
[16] 申晴, 王逸斌, 赵宁. 基于修改模型的舰船上层建筑尾流流场研究[C]// 第九届全国流体力学学术会议论文摘要集. [出版者不详], 2016: 372.
[17] 荣吉利, 王超, 赵瑞, 等. 不同舰船机库外形下空气流场特征数值模拟研究[J]. 船舶力学, 2019, 23(5): 512–522
[18] 洪伟宏, 姜治芳, 王涛. 上层建筑形式及布局对舰船空气流场的影响[J]. 中国舰船研究, 2009, 4(2): 53–58
[19] 赵永振. 大型舰船定常与非定常气流场数值模拟[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2012.
[20] Kääriä C H, WANG Y X, WHITE M D, et al. An experimental technique for evaluating the aerodynamic impact of ship superstructures on helicopter operations[J]. Ocean Engineering, 2013, 61(61): 97–108
[21] BARDERA-MORA R, BARCALA-MONTEJANO M A, RODRÍGUEZ-SEVILLANO A, et al. Passive flow control over the ski-jump of aircraft carriers[J]. Ocean Engineering, 2016, 114: 134–141
[22] CZERWIEC R M, POLSKY S A. LHA airwake wind tunnel and CFD comparision witn and witnout bow flap[C]// 22nd AIAA Applied Aerodynamics Conference and Exhibit, Providence, Rhode Island, 2004.
[23] 陈华健, 徐国华, 史勇杰, 等. 舰船流动控制对直升机着舰流场的影响研究[J]. 飞行力学, 2019, 37(5): 24–29
[24] FORREST J S, Kääriä C H, OWEN I. Evaluating ship superstructure aerodynamics for maritime helicopter operations through CFD and flight simulation[J]. The Aeronautical Journal, 2016, 120(1232): 1578–1603
[25] SHAFER D, GHEE T A. Active and passive flow control over the flight deck of small naval vessels[C]// 35th AIAA Fluid Dynamics Conference and Exhibit, Toronto, Ontario Canada, 2005.
[26] 陆伟. 舰尾飞行甲板流场特性及流动控制研究[D]. 南京: 南京航空航天大学2014.
[27] GREENWELL D I, BARRETT R V. Inclined screens for control of ship air wakes[C]// AIAA Flow Control, San Francisco, California, 2006.
[28] 高杰, 沙恩来, 颉征, 等. CVN-73航母空气尾流主动控制技术[J]. 科技导报, 2019, 37(13): 47–52
[29] GALLAS Q, LAMOUREUX M, MONNIER J C, et al. Experimental Flow Control on a Simplified Ship Helideck[J]. AIAA Journal, 2017, 55(10): 3356–3370
[30] 郑越洋. 用于机舰耦合优化的舰空气流场主动流动控制研究[D]. 南京: 南京航空航天大学, 2017.
[31] 李光印, 徐国华, 史勇杰, 等. 主动射流控制对直升机着舰飞行的影响分析[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2021, 53(12): 68–79
[32] 牛中国, 赵光银, 梁华等. 三角翼BDB等离子体流动控制研究进展[J]. 航空学报, 2019, 3(40): 1–15
[33] BARDERA-MORA R, CONESA A, LOZANO I. Simple frigate shape plasma flow control[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G. Journal of aerospace engineering, 2016, 230(G14): 2693–2699