气动性能

摘要： 为抑制翼型表面流动分离并提高风力机叶片气动性能,将可靠性较高的吹气射流技术应用于垂直轴风力机叶片尾缘.采用数值模拟方法分析不同尾缘射流角度对垂直轴风力机风能利用系数、力矩系数及单叶压力与整机涡量的影响.模拟结果表明:在最佳尖速比(2.63)时,10°射流可以有效降低翼型尾缘脱落涡频率,有效控制叶片尾迹效应,整机效率及运行稳定性均优于0°尾缘射流式垂直轴风力机;在较低尖速比时,风力机单叶力矩峰值均集中在120°相位角,尾缘10°射流对整机力矩系数有显著提升效果;在较高尖速比时,单叶翼型压力面存在较大正压区,风能利用系数最大可提高11％左右,气动性能明显优于无射流垂直轴风力机.尾缘射流降低了风力机叶片所需承受的轴向载荷,提高了风力机输出功率.不同角度尾缘射流均能有效降低叶片表面流动损失进而延缓流动分离,数值结果为尾缘射流式垂直轴风力机的工程应用提供了部分参考价值.

摘要： 为解决NACA65系列翼型叶片后缘轮廓线内切圆半径收敛至0引起的铸造工艺问题,采用三次多项式函数生成叶片后缘厚度函数,精确调整叶片后缘末端厚度。基于Ansys软件对不同叶片后缘厚度的风机进行流体仿真,并分析其气动性能与静力结构特性。结果表明叶片后缘增厚使得叶片附面层分离损失增加,尾迹与叶栅主流区的掺混损失增大。叶片载荷分析表明,1.5 mm-0.80翼型、3 mm-0.80翼型风机叶片所受的最大等效应力分别增加0.59%,1.58%,叶片出风口位置处的等效应力随着厚度增加而略减。1.5 mm为风机叶片后缘增厚的推荐尺寸,其风机最大效率为88.07%,是原翼型风机效率的99.67%,全压曲线与原风机的全压曲线基本重合。

摘要： 为了更好地实现叶片表面的流动控制,提升多翼离心风机的气动性能。本文突破传统仿鱼形叶片型线设计的局限性,基于优化叶片中弧线和鱼体单侧轮廓线发展了一种吸力面仿鱼形叶片。首先采用Box-Behnken响应面实验设计方法对叶片的进口角、出口角、叶片数和轮径比进行参数化设计,通过二次回归拟合得到叶片参数与风量的函数关系及最优参数组合。然后将鱼体单侧轮廓线应用在具有最优设计参数的叶片上,以提升多翼离心风机的气动性能。通过数值模拟方法研究了叶片仿生设计对多翼离心风机气动性能的影响,揭示了吸力面仿鱼形设计叶片的流动控制机理。与原型相比,采用吸力面仿鱼形叶片的多翼离心风机风量增加了8.4%,效率提升了6.73%。研究结果表明:吸力面仿鱼形叶片的叶道内的流场分布明显优于单圆弧等厚叶片和传统仿鱼形叶片,其压力面型线保留了单圆弧等厚叶片的流动控制性能,吸力面型线仿生设计改善了叶片吸力面的流场分布,有效抑制了蜗舌处及其下游通道内的流动分离,提高了多翼离心风机叶轮的做功能力。

摘要： 随着分布式能源的战略推进,小型低速风力机得到快速发展。碟形风力机具有低噪、高效、自启动等优点,本文对其叶轮进行优化设计,通过数值模拟及风洞试验,研究风轮同弦长下不同叶片弧度对风力机气动性能的影响规律,获得优化参数范围,为风力机叶轮结构定型提供依据。结果表明,叶片弧度对风力机的气动性能影响随着叶片弧度的增加呈先增后减,在0°~180°的7个水平变化中,最大风能利用系数从0°模型对应的0.212增至60°模型对应的0.364,然后下降到180°模型对应的0.168。选取3个模型进行3D打印成型,在低速风洞中进行功率特性测量,将得到的结果与数值模拟的结果进行对比,很好地验证了数值模拟中叶片弧度对风力机气动性能影响的规律。

摘要： 针对翼型表面的流动分离,采用数值模拟方法研究随行波结构流动控制的机制。为了验证计算方法的可靠性,将翼型表面静压曲线与实验测试结果进行对比,发现两者吻合程度较好。数值计算结果表明,适当增加随行波的相对弦长长度,有助于改善翼型的气动性能。当攻角小于3°时,随行波位于分离点之前,沟槽内形成顺时针旋转的二次涡,有助于加速边界层低速条带;在大攻角下,随行波位于分离点之后,顺时针卷起的分离涡在沟槽内形成逆时针旋转的二次涡,与分离涡互为反向涡对,减小了尾缘分离区范围。翼型表面随行波能有效地控制边界层流动。

摘要： 上翼面扰流装置是一类新型的冲压翼伞纵向和横向操纵装置。文章通过二维定常流场数值模拟,分析扰流装置偏转对翼伞气动性能的影响。结果表明,扰流装置下偏使翼伞升力系数减小,阻力系数增大,下偏量在一定偏度范围内增加时升阻比单调减少,从而可精确控制翼伞滑翔比,下偏量超过该偏度范围时,升阻比变化不明显;扰流装置下偏需要的驱动力矩随下偏量增加而减小,且远远小于传统操纵方式需要的力矩;扰流装置使气室内的压强降低,且下偏量越大,压降越明显。本研究可为进一步提升翼伞空投系统的操纵性提供参考。

摘要： 为了促进无人帆船在海洋调查等方面的应用,对一种无人帆船的刚性翼帆进行了气动性能研究。首先,对翼帆模型进行参数化建模,运用Fluent软件的SST模型对其进行CFD分析,得出襟翼位置、展弦比、锥度比和倾斜角对翼帆气动性能的影响规律。其襟翼距离主帆较近时会减小翼帆的升力系数,襟翼上下位置对翼帆的升力系数不产生影响;主帆采用大展弦比会提高翼帆气动性能,其次,采用锥形主帆,当锥度比τ=0.45时,可以降低主帆重心和根部的弯曲载荷,同时翼帆仍具有较好的气动性能;随着主帆倾斜角度的增加,翼帆气动中心降低、升力系数减小。

摘要： CFD方法计算的风力发电机组轴功率与Bladed软件精度控制在5%以内,为后续风力发电机组附加气动辅件(涡流发生器、叶尖小翼等)后气动性能评估,以及大型风电叶片气动弹性评估提供技术积累。

摘要： 为提升排气扩压器的气动性能,基于燃气轮机排气扩压器典型支撑板结构,提出了带有弯度的直列支撑板(结构B)和弯扭支撑板(结构C)2种新构型支撑板。采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)的方法研究了2种新构型支撑板在4种进气预旋下对排气扩压器气动性能的影响。基于安装典型结构支撑板的排气扩压器的实验测量数据,验证了数值方法的有效性。研究表明:进气预旋为0.35和0.48时,3种不同形状支撑板对排气扩压器总压损失系数没有产生明显的影响,但由于结构B支撑板附近的分离流对出口流动结构影响更大,使得动压系数显著降低,进而导致静压恢复系数下降。结构C支撑板则没有对排气扩压器的静压恢复系数产生明显影响。随着进气预旋增加,结构B和结构C支撑板显著减弱了轮毂附近的角区分离流,使得总压损失系数下降的同时,动压系数有所增加。相比于原始结构支撑板,结构B和结构C支撑板在进气预旋为0.64和0.89时显著增大了排气扩压器的静压恢复系数,其中结构C支撑板将静压恢复系数分别提升16%和23%。所提出的结构C支撑板能够有效提高大进气预旋下排气扩压器的气动性能,有效拓宽了排气扩压器的高效工作范围。

摘要： 针对FBD No.8.0矿用对旋轴流风机内部流场不稳定、压力损失较大等问题,对风机内部的集流器和整流罩的几何尺寸参数进行了优化研究。首先,选择集流器入口直径、长度和整流罩的两段水平长度作为正交试验因素,全压效率为试验的评价指标,探究集流器和整流罩的共同作用对风机气动性能的影响;然后,根据L_(9)(3^(4))的正交试验表,设计了9种试验方案,并进行了数值计算;最后,采用极差分析的方法,得出了几何参数对风机效率的主次影响顺序,确定了对旋轴流风机最优的尺寸参数组合。研究结果表明:相比于原型风机,优化后的对旋轴流风机在流量点750 m^(3)/min时,全压和效率分别提高了2.64%和1.74%;在全流量工况下,全压和效率平均提高了2.12%和2.31%;同时,优化后的风机能够有效缓解入口处的涡团现象,降低风筒前端内部的压力差值,改善进气情况,减小叶片表面的涡量,提高风机的性能。

摘要： 本研究采用数值模拟的方法求解RANS方程,分别利用MRFs多重参考系和滑移网格,基于STAR—CCM+软件的隐式求解器对大型海上浮式风机NREL5MW的风轮模型和带塔架模型进行了数值模拟.首先计算无塔架时额定工况下风机的气动性能参数并与NREL实验论文结果[6]对比,验证网格和计算模型的可靠性,随后计算了带塔架模型额定工况下叶片受到的推力和扭矩及塔架升阻力变化曲线,并与无塔架情况对比,结合极值时刻流场的速度、压力分布详细分析了塔架与风轮的相互影响及载荷突变的原因.最后分析了距离桨毂中心平面不同距离的截面速度场,分析了塔影效应沿竖直方向的分布规律及风轮对流场的偏转作用.为今后的模型试验和海上风力发电机结构优化提供了一定的参考.

摘要： 致动线方法,又称激励线方法,其核心思想是将叶片本身用其所受的一系列气动力作用点代替,这些气动力作为动量方程中的源项来体现风机叶片对流场的作用.该方法无需对叶片进行建模,无需划分边界层,由于气动力来源于试验结果,因而其求解速度快,计算精度较高,利于大型浮式风机的模拟.在OpenFOAM平台上使用软件包turbinesFoam对串列布置的大型浮式风机NREL5-MW组进行模拟研究,使用大涡模拟的方法计算串列三台风机的气动性能,给出下游风机尾涡变化,并推广至风电场的规模,研究其规律,以期为相关领域提供参考.

摘要： 为提高某轿车前轮防飞溅板(Duckbill)的气动性能,同时又能起到防飞溅的作用,本文首先基于仿真分析得到duckbill全开时,风阻系数降低的机理.然后再提出一种满足两个性能要求的侧面开孔式全新设计方案.并利用试验设计(design ofExperiment,DOE)方法对其进行优化.优化后的风洞试验结果显示,这种全新设计相比原始方案,整车气动性能提高1.5％.减阻效果明显.

摘要： 高速列车受电弓的受流特性对列车的安全运行至关重要,滑板作为受电弓系统与接触网系统的媒介,其气动性能直接影响受电弓的受流状态,进而决定行车安全,因此对双滑板受电弓滑板的气动性能展开深入研究.采用数值模拟的方法,首先将数值模拟的结果与风洞试验对比,开闭口工况受电弓阻力误差均在5％以内,验证了数值模拟的准确性,其次研究前滑板、后滑板和双滑板受电弓开闭口运行工况的滑板升力、阻力情况.结果表明:开口运行时前滑会减小后滑板的升力和阻力,后滑板对前滑板影响较小;闭口运行时,后滑板会增大前滑板的升力,减小前滑板的阻力,前滑板对后滑板影响较小;滑板支撑的升力也在三种工况中呈现规律性变化.

摘要： 真空管道高速列车作为一种新兴的交通运输方式正在逐步发展,其流线型设计对于其经济性至关重要.基于计算流体力学理论,建立不同流线型长度的真空管道列车模型进行对比研究,通过计算流体力学软件FLUENT求解三维定常可压缩Navier-Stokes方程研究其流线型长度与气动性能之间的关系.研究结果表明:随着流线型长度的增加,头车气动阻力与气动升力逐渐减小;中间车气动阻力与升力变化较小;尾部气动阻力会减小,但是气动升力的绝对值会变大.

摘要： 为准确计算直升机旋翼悬停气动性能,发展了一种基于重叠网格的数值方法.对传统挖洞方法和背景网格的周向布局进行了改进,并对远场边界大小做了无关性验证.新的背景网格布局能更好地适用于大展弦比的旋翼,保证桨叶附近的背景网格始终比较密集.结合隐式挖洞技术和泛洪填充算法,删除了物面内网格单元和多余的插值单元,使压力等值线更加光滑,插值边界处信息传递更加准确.选取不同的背景网格远场边界距离进行数值计算,得到了较适宜的远场边界距离.采用旋转坐标系下的N-S方程和Sparlart-Allmaras湍流模型,空间对流项离散选用了MUSCL-Roe格式,时间离散采用隐式LU-SGS格式,对ONERA7A旋翼悬停气动性能进行了数值计算,并与实验值进行了对比.

摘要： 为验证电液混合式冲压空气涡轮(以下简称RAT)系统风洞气动性能,提出一种RAT系统性能试验台设计方案.该试验台由操作控制台、自增压油箱、RAT作动筒油源、液压负载、电负载、电源、测控系统及软件等部分组成,其中自增压油箱模拟飞机油箱为RAT液压泵供油,液压负载模拟飞机正弦交变、阶跃液压负载,电负载模拟飞机电负载,通过调节油液负载、电负载对RAT系统进行性能测试,RAT系统性能参数通过计算机进行实时采集、显示及存储,并可根据需要在操控台上进行动态显示和回显.经RAT系统风洞性能试验验证,该试验台完全满足RAT系统性能试验要求.

摘要： 计算流体力学(CFD)方法是航空发动机设计中广泛使用的分析方法.本文通过对T106涡轮叶栅的计算评估了叶轮机CFD模拟软件“轴流式压气机空气动力学模拟平台(ASPAC)”的模拟能力,分析了分析了来流湍流度、雷诺数对叶栅气动性能的影响.计算表明,ASPAC软件可以准确捕捉到通道中的流动膨胀和发展过程,计算得到的周向速度密度比、出口气流角精度较高,得到的总压损失系数规律和实验结果一致,但在雷诺数较低时,损失显著高于实验数据.计算得到的压力面压力和实验结果吻合较好,吸力面压力并未能反映出后缘处的平台.雷诺数为5.0×105时,进口湍流度对流动的影响不大.在低雷诺数下,计算和实验误差的原因可能是叶片表面存在转捩过程,吸力面后缘存在小范围分离区,而采用全湍流计算无法反应出这一现象.

摘要： 以马格努斯翼型为研究对象,采用数值分析方法、基于拉丁超立方和Kriging模型,建立主要参数与低雷诺数翼型升阻特性的非线性响应关系模型,分析马格努斯翼型气动性能与关键参数的相关程度,结合蒙特卡洛方法,量化主要几何参数波动对气动性能的影响.结果表明,升阻比与周速比正相关,升阻比与半径和间隙及位置负相关;半径变化对升阻比波动影响最大,间隙变化对升阻比波动影响最小;半径对应升阻比最大波动范围达到均值58.92％,根本原因是马格努斯翼型头部和吸力面尾缘流动分离加剧.

摘要： 在翼型非定常风洞试验中,洞壁干扰对试验数据的准确性有很大影响.本文基于运动嵌套网格粘性流动数值模拟方法,提出了一种翼型非定常风洞试验洞壁干扰的评估、修正方法.针对翼型俯仰振荡运动的特点,生成不随翼型运动的H型背景网格和随翼型作俯仰振荡运动的绕翼型的C型网格,并进行网格嵌套.通过改变边界条件,分别对翼型在“自由来流”和“风洞试验”状态下的流场进行数值模拟,并以气动力/力矩和流动参数在两种边界条件下的差值评估动态试验的洞壁干扰,并进行洞壁干扰的修正.其次,结合数值模拟的绕翼型流动的流线图,分析了翼型做俯仰运动时风洞洞壁的影响.结果表明,本方法能够正确模拟自由来流和风洞试验条件下翼型静态和动态试验的流场,并对翼型风洞静态和动态试验的洞壁干扰进行评估与修正;与自由流情况相比,风洞洞壁并未改变翼型做俯仰运动时的流动结构,为进一步探究简化的修正方法提供了基础.

摘要： 本发明涉及一种用于车辆的电子气动制动设备的电子气动调制器(110)的壳体(115)。所述壳体具有电子室(135)和接收室(140)。所述电子室(135)形成为用于从所述壳体(115)的第一侧接收所述电子气动调制器(110)的至少一个电气和/或电子部件(120)。所述接收室(140)与所述电子室(135)相对置地布置，并且形成为用于从所述壳体(115)的与所述第一侧相对置的第二侧接收中继活塞(125)和用于引导所述中继活塞(125)的引导装置(130)。所述壳体(115)一体式形成。

摘要： 本发明属于海洋能利用技术领域，提供了一种气动式波浪能发电装置透平综合性能测试系统。该气动式波浪能发电装置透平综合性能测试系统，包括波面模拟系统、气体整流系统、透平装置、桌面支撑结构、仪器支撑架和传感分析系统；利用可编程直线电机驱动风箱，来模拟气动式波浪能发电装置复杂振荡气流，并针对透平系统的各项性能指标配置完整的传感器和测量系统，最终为气动式波浪能发电装置的发电效益和综合性能评估提供一种有效的技术评价手段。本发明实现了对气动式波浪能发电装置气室内复杂振荡气流的实验室模拟，大大降低了实验风险和成本；拼装和拆卸工艺简便，具有很高的灵活性，可以针对不同透平尺寸和测试需求，搭建多种测试环境。

摘要： 本发明公开了一种隧道内机电设备的气动荷载抗疲劳性能试验检验装置，包括：消音室，其内设有用于放置待测件的旋转式试验台，旋转式试验台上的两相对侧面上均设有受风口，待测件的两相对侧面上均设有风压传感器和位移传感器；储气箱，其位于消音室一侧，储气箱通过固定在储气箱一侧壁上的手动风阀与消音室连通，手动风阀的出风口与受风口对应布置；轴流风机，其设置在储气箱顶端，且轴流风机的出风口与储气箱内部连通；控制台，其均与旋转式试验台、轴流风机电连接，位移传感器和风压传感器均与控制台无线连接。该装置采用旋转式试验台替代了传统的双侧对置风阀结构，使整个试验结构尺寸大约缩短一半，且结构简单、试验灵活。

摘要： 本发明公开了侧风下列车气动性能与动力学性能协同测试方法及系统，通过将待测试的列车表面划分为多个矩形单元；获取所述多个矩形单元实际的压力方向以及压差；对于任一个矩形单元A，所述矩阵单元A的压差是指与其在列车的横向或垂向相对的矩形单元B之间的压差；并根据所述多个矩形单元实际的压力方向以及压差计算所述列车的气动荷载，进而修正现有的气动荷载测量方法未考虑矩形单元实际方向带来的误差，提高气动荷载测量的准确性；此外，本发明创新性地提出侧风下列车气动性能与动力学性能协同测试方法及系统，该系统结合气动性能测试结果、车辆横向加速度进行动力学性能测试，无需测力轮对测定轮轨间作用力，从而增大动力学性能测试的适用范围、缩短测试准备周期、降低测试成本。

摘要： 本发明公开了侧风下列车气动性能与动力学性能协同测试方法及系统，通过将待测试的列车表面划分为多个矩形单元；获取所述多个矩形单元实际的压力方向以及压差；对于任一个矩形单元A，所述矩阵单元A的压差是指与其在列车的横向或垂向相对的矩形单元B之间的压差；并根据所述多个矩形单元实际的压力方向以及压差计算所述列车的气动荷载，进而修正现有的气动荷载测量方法未考虑矩形单元实际方向带来的误差，提高气动荷载测量的准确性；此外，本发明创新性地提出侧风下列车气动性能与动力学性能协同测试方法及系统，该系统结合气动性能测试结果、车辆横向加速度进行动力学性能测试，无需测力轮对测定轮轨间作用力，从而增大动力学性能测试的适用范围、缩短测试准备周期、降低测试成本。

摘要： 本申请涉及一种航空涡扇发动机风扇气动性能与声学性能一体化设计方法，包括：根据航空涡扇发动机总体设计要求获得风扇初步设计参数，其包括风扇流路与叶片的子午投影、周向积叠参数等，然后进行通流设计及叶片造型设计；从通流设计与叶片造型设计中提取流场信息与几何信息，通过气动性能评估与三维造型的声学性能评估同时获得初步设计的气动性能与声学性能；将叶片前缘子午投影与周向积叠线进行参数化，并通过参数调整轴向的掠型与周向的弯曲，重新进行通流及叶片造型设计；重复上述步骤二到步骤三，直至获得满足气动性能又满足声学性能的设计方案。本申请实现了在设计阶段内完成气动性能、声学性能的同时迭代，保证设计的全面性，降低设计风险。

摘要： 本发明公开了一种测试垂直轴风力机气动性能和结构性能的装置和方法，其中该装置包括运输车辆和装载在车辆货箱上的仪器设备柜，仪器设备柜中设有试验数据采集设备和试验数据处理设备，仪器设备柜上设有试验平台，试验平台上设有用于固定垂直轴风力机的支架和用于测量风速的风速采集装置，支架上设有转矩转速传感器，联轴器用于连接垂直轴风力机和转矩转速传感器。该装置利用汽车行驶过程产生的相对风场对垂直轴风力机气动性能和结构性能进行试验研究。本发明装置简便、快捷高效、组装形式灵活、便携、适用性广，并能提供风力机真实的工作环境，提高了垂直轴风力机试验研究的真实性。

摘要： 本发明公开了一种能够提升气动性能的新型排气扩压器结构，该新型排气扩压器包括采用二维直列弯支撑板或三维弯扭构型支撑板。可以使得上游动力涡轮排出的带有旋流的气流在流过支撑板时流动分离减小，总压损失降低，进而提升排气扩压器的静压恢复性能。本发明的新型排气扩压器结构内部的二维直列弯支撑板或三维弯扭构型支撑板在轮毂壁面上型线的弯度和支撑板整体的厚度可根据上游动力涡轮排出气体的旋流强度和流量大小进行匹配设计，以达到排气扩压器的最佳性能。同时，二维直列弯支撑板或三维弯扭支撑板的轴向倾斜布局方式可进一步减弱排气扩压器内部的流动阻塞效应，进而增加排气扩压器的静压恢复性能。

摘要： 本实用新型适用于风机测试领域，提供了一种测量气体通风机气动性能和气动噪声的测试装置，所述测试装置包括用于通风的风管，设置在所述风管一端用于安装被测风机的风机安装机构，及设置在所述风管另一端用于控制进风量的进风控制机构，设置在所述风管上的控制器、风速传感器、静压差压传感器等，解决现有技术中汽车上的风机气动性能和气动噪声不能同时测量的问题。

摘要： 本实用新型公开了一种测试垂直轴风力机气动性能和结构性能的装置和方法，其中该装置包括运输车辆和装载在车辆货箱上的仪器设备柜，仪器设备柜中设有试验数据采集设备和试验数据处理设备，仪器设备柜上设有试验平台，试验平台上设有用于固定垂直轴风力机的支架和用于测量风速的风速采集装置，支架上设有转矩转速传感器，联轴器用于连接垂直轴风力机和转矩转速传感器。该装置利用汽车行驶过程产生的相对风场对垂直轴风力机气动性能和结构性能进行试验研究。本实用新型装置简便、快捷高效、组装形式灵活、便携、适用性广，并能提供风力机真实的工作环境，提高了垂直轴风力机试验研究的真实性。