不对称激励函数对水环境下合成射流激励器推力影响及其机理研究.PDF

网络出版时间：2017-01-21 08:49:19 网络出版地址：/kcms/detail/11.2187.TH0849.002.html 机 械 工 程 学 报 JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING 不对称激励函数对水环境下合成射流激励器推力 影响及其机理研究* 1, 2 1 1 1, 2 耿令波 胡志强 林 扬 衣瑞文 (1. 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室 沈阳 110016 ； 2. 中国科学院大学 北京 100049) 摘要：合成射流是一种新型水下推进方式，合成射流激励器具有体积小、质量轻、结构简单等优点，非常适合水下机 器人的推进及姿态调节。合成射流的推力及推进效率受激励函数影响较大，目前，合成射流大都采用对称型激励函数， 激励函数对称度对推力及推进效率的影响尚处于研究空白。为了研究这一影响及其作用机理，本文对一种合成射流激 励器在具有不同对称度的激励函数作用下的推力进行了数值计算，激励函数为正弦型。数值计算采用基于动网格的有 限体积法，进行了网格无关性分析，并将数值计算结果与已有的实验数据进行了对比，证实了数值方法的有效性。通 过对比不同激励函数作用时的推力及推进效率，发现，激励函数对称度较高时，推力较大，吸入与排出流体任一过程 频率的降低均会导致推力的减小。另外，还发现，即使激励器的动量变化方向反向，激励器平均作用力的方向仍保持 不变。建立了合成射流激励器作用力的数学模型，该模型可以解释合成射流作用力随激励函数对称度的变化规律。 关键词：合成射流；不对称激励函数；推力模型；作用机理 中图分类号：TG156 Thrust Characteristics of Synthetic Jet Actuator Underwater with Asymmetric Forcing Profile and Its Working Mechanism GENG Lingbo1, 2 HU Zhiqiang1 LIN Yang1 YI Ruiwen1, 2 (1. State Key Laboratory of Robotics, Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049) Abstract ：Synthetic jet is a new type of underwater propulsion method with the merit of small size, light weight and high efficiency. All of which makes it a good choice for the actuation and steering of underwater robots. The forcing profile of the synthetic jet actuator has a great effect on its average thrust. In order