小型垂直轴风力机叶片气动特性模拟与分析

针对NACA4412翼型风力发电机扰流流动特点,建立了二维和三维不可压缩湍流模型,并对基于流体连续性方程和N-S方程及k-ε湍流模型的二维流场进行数值模拟计算。采用多参考系计算（MRF）模型,用FLUENT模拟了流场内翼型截面的受力情况和速度分布情况,得到了NACA4412翼型风机的气动特性。     

覆冰对风力发电机叶片气动性能影响的仿真研究

覆冰对风力发电机叶片会造成一定的伤害,为了研究覆冰对风力发电机叶片气动性能的影响,使用κ-ε紊流模型对NACA 23012翼型进行了仿真分析,着重分析了在40°攻角情况下翼型覆冰前后的气动性能,发现该翼型在仿真条件下升力明显减小、阻力增大,升阻比由覆冰前的1.594下降到了覆冰后的0.7,机翼附近的压强云图显示翼型上表面已形成了涡流区域,说明空气动力性能发生恶化,翼型产生了失速现象。同时对比了覆冰前后翼型附近的压强、空气速度,仿真结果表明覆冰的存在是翼型周围的空气压强、速度场畸变得更严重。     

俯仰振荡翼型高雷诺数气动迟滞实验研究

动态失速对直升机旋翼、风力发电机叶片等的气动性能有显著影响。该文利用脉动压力测量方法对NACA0012翼型在高雷诺数、高缩减频率情况下的动态失速气动迟滞效应进行实验研究,研究表明,雷诺数为1.50×106、缩减频率为0.035～0.139的条件下,迎角对应的角加速度和无量纲时间Δτ随缩减频率的变化分别近似服从二次曲线的变化规律和三次曲线的变化规律。实验结果对相关直升机旋翼、风力机叶片等开展高雷诺数、高缩减频率翼型动态实验研究有重要参考意义。     

汽车发动机散热风扇仿生翼型气动特性研究

以FE-5HA汽车发动机散热风扇为研究对象,参照鸮羽前缘结构,通过已有实验数据验证翼型数值模拟准确性,并计算分析仿生锯齿翼型的升阻力特性及探讨锯齿结构的振幅和安装角对翼型升阻力特性的影响。结果表明：仿生翼型的升力和阻力系数均随着锯齿振幅的增加而增加,升力系数随着锯齿安装角的增加而增加,而阻力系数则是随着安装角的增加呈现高-低-高的变化趋势,且在安装角为负时阻力系数变化更大;在参数选取范围内,获得振幅为0.15c和安装角为10°的锯齿结构气动性能最好。仿生翼型风扇气动性能实验结果显示在原型风扇运行工况下,风量比原型风扇提高了3.66%。     

数值模拟的翼型气动性能优化研究

NACA63-215在小角度攻角时的气动模拟结果与实验数据基本相同,通过对襟翼DOE的多组数值模拟实验数据和翼型下方的压力分布模拟图形分析得知,数值模拟的方法为翼型的气动性能优化提供了理论支持。     

基于Fluent的多翼型低速气动特性比较

利用计算流体力学软件Fluent对较适用于小型无人机的NACA0009、NACA6409、NACA64A010三种翼型进行了二维外部流场的数值模拟,采用Spalart-Allmaras计算模型求解几种翼型在不同攻角、不同雷诺数下的速度、压力分布,进而对不同翼型在不同攻角下的气动特性进行研究,为小型无人机的设计提供一定的理论依据.     

小展弦比超音速飞机机翼气动特性分析

基于采用对称翼型的小展弦比三角形机翼模型,对其在亚音速状态和超音速状态时的升力特性、阻力特性、升阻比特性、稳定性特性进行了理论计算分析。并针对该模型进行数值模拟,分析其超音速流场特性,与理论分析结果进行对比,发现相差不大。得出结论:该翼型机翼在飞机巡航速度为Ma=2时气动性能较好。     

基于Euler方程的二维翼型大迎角数值模拟

大迎角飞行以及机动特性是现代战机的重要特征之一,能够准确的模拟大迎角流场结构及预测相应的气动特性至关重要。但目前最流行的商业计算流体力学软件FLUENT无法模拟大迎角问题,即迎角超过一定度数后,系统就会出现错误。针对这一缺点本文提出了改进方案,通过对物面边界条件进行特殊处理,进而求解二维欧拉方程,成功的得出了大迎角条件下的数值模拟结果,并分别对四种典型的二维翼型的大迎角流场结构及气动特性进行了数值模拟,得到了满意的数值结果。     

基于正交试验的冰箱风扇降噪优化设计

为了更加精准地刻画轴流风扇周围流场的气动特性和噪声水平,基于声学方程建立了轴流风扇的风洞模型,并借助CFD仿真分析手段细致分析了风洞内各监测点的流量以及噪声值,同时引入正交试验方法综合考虑了轴流风扇叶片翼形、叶片数量、叶片厚度、叶片安装角以及轮毂直径等结构参数对于轴流风扇出口流量值的影响,并基于此提出了风扇结构参数的最优组合.结果表明:优化后的风扇相较于原始风扇在监测点的噪声水平分别下降了5.18%和5.08%,降噪效果明显,验证了优化方案的显著作用,同时此方法对于一般性风扇降噪优化工作具有重要的指导意义.     

基于数值计算方法的翼型参数化、建模与优化研究（英文）

目的:1.比较并改善翼型参数化方法,获得设计变量少、拟合精度高的参数化方法;2.在参数化的基础上利用数值模拟的方法获取翼型流场参数,优化并获得特定条件下升阻比最大的翼型。创新点:1.通过与多项式拟合方法的对比证明了类别/形状函数转换(CST)法在翼型拟合方面的优越性,并通过调整控制点分布,在不增加设计变量的基础上改善了CST方法;2.通过建立响应面模型,利用多岛遗传算法与非线性序列二次规划法相结合的方式获得了更好的翼型优化效果。方法:1.利用修饰后的CST法对翼型进行参数化拟合与设计,并通过与二项式拟合法比较来验证其优越性;2.通过数值方法对翼型周围流场进行计算并与实验结果对比,获得精确计算气动参数的仿真条件;3.通过拉丁超立方采样获得设计变量,建立设计变量与翼型升阻比之间的响应面模型,通过多岛遗传算法与非线性序列二次规划法的结合和优化,得到一定条件下升阻比最大的翼型。结论:1.CST法是一种优秀的参数化方法,本文的优化改善了形状函数控制点选取法则,使其对翼型头部和尾部的描述更加精确;与多项式相比,CST法可以通过更少的设计变量得到更高的拟合精度。2.基于多岛遗传算法的非线性序列二次规划法在本文中用以优化翼型使其具有更高升阻比。优化前后翼型的比较显示,两种优化方法的结合可以得到比单独使用各优化方法更好的结果。     

扇翼无人机二维机翼气动特性仿真研究

扇翼无人机是一种新概念无人机,其横流风扇叶片的翼型、尺寸、位置、数量、安装角,以及来流速度、风扇转速等因素都会显著影响气动特性。为探究这些因素及变化对扇翼无人机的影响及规律,本文建立起典型扇翼二维机翼模型,通过数值仿真计算的方法进行分析,并重点研究了扇翼来流速度、风扇转速对扇翼气动特性的影响。结果表明,当扇翼几何参数一定时,在一定范围内提升转速和改变来流速度均能有效提升扇翼的升、推力特性;在无人机设计、运行和使用过程中,应根据实际需要做好来流速度和风扇转速的匹配。     

吸气式二元翼型风洞的气动设计

翼型是机翼等气动部件的二维截面,对于机翼乃至飞行器全机的气动性能都有着重要影响,所以翼型研究是先进飞行器设计的基础和重点。翼型风洞是进行翼型实验的最适用风洞,在翼型研究中发挥着不可替代的作用,但由于其专用性,目前关于翼型风洞设计的公开成果并不多见。基于翼型实验的参数要求,综合运用空气动力学知识,确定了一种吸气式二元翼型风洞的气动设计方案。设计的翼型风洞包括动力段、扩压段、实验段、收缩段和稳定段等洞体,并配有阻尼网、蜂窝器等内部整流装置。经过计算和分析,结果表明此风洞具有结构紧凑、湍流度低、能量利用率高的优势,可以较好完成翼型实验,推动飞行器技术发展。     

大功率风力发电机叶片设计研究

设计优良的叶片是使风力发电机获得最大风能利用系数和良好经济效益的基础。叶型的气动性能选择和新叶型的应用是当前大功率叶片设计研究的重要内容。目前,风电机领域使用的叶片叶型主要有两大类。一类是选用低速航空叶型,另一类是风电机专用叶型。大功率定桨距叶片设计中应优先选择风电机专用叶型,变桨距叶片选用气动特性优良的NACA、DU系列叶型。叶片设计中,首先要确定截面叶型,然后根据具体叶型气动数据去计算叶片剖面的弦长和扭角,最后再根据弦长和叶型几何数据去制造。从动量理论、叶素理论、动量矩理论出发,以iWllson叶片设计方法为基础,综合考虑叶片损失和升阻比对叶片性能的影响,建立了大功率风力发电机叶片优化设计的数学模型,并给出计算过程。     

联合收割机圆锥形离心式清选风扇设计研究

为了提高非均匀分布的全喂入式联合收割机轴流滚筒脱出混合物的清选效果,设计了圆锥形离心式清选风扇,使该型风扇沿轴向获得由大到小非均布的出口风速和风量。研究表明,非均布气流适应非均布的混合物的清选要求,风扇叶轮圆锥角为2.2°时,获得2m/s以上的横向风速,它促进了轴流滚筒脱出物在振动筛面上的均匀分布从而提高清选质量。     

浅谈发动机冷却系统的优化

发动机冷却系统是汽车的重要组成部分,其稳定运行对发动机的安全性、经济性有着重要影响。从冷却系统散热器的性能及影响因素、冷却风扇主要参数的计算及选型、风扇噪声的影响、冷却系统仿真等方面,分析发动机冷却系统,可知冷却系统轴流风扇的速度三角形和汽车外部的温度场、风速场的分布,并由此提出优化方案。     

叶片设计中影响风轮装置传动的几项关键参数的分析

整体风轮中的叶片形状设计是否合理,将影响风轮装置传动的速度和平稳性。文中以NACA2406风轮翼型为参考,对影响整体风轮传动的相关参数进行设计分析,使叶片的设计更合理。     

跨音速风洞翼型试验与数值仿真应用

以FL-1风洞NACA0012翼型模型试验为研究对象,对实际三维黏性流场进行数值仿真,进口来流马赫数分别为0.5和0.8,模型攻角为3.05°。模型中部翼型表面绕流压强系数分布计算值与试验值符合良好,清晰呈现翼型表面附面层网格分布、可压缩流场流速和密度分布、局部激波及其诱导附面层分离。试验段上下透气孔板壁面模拟边界条件可行,迭代计算过程对来流马赫数实时监视和调控,能够确保其达到预定目标值。实际物理试验与计算机数值仿真相互配合、互相促进,能够有效提升教学质量。     

水平轴风力发电机气动分析与噪声控制

本文对水平轴式风力发电机进行了翼型参数的介绍和气动分析,分析了风力发电机的噪声来源,并着重对水平轴风力发电机的噪声控制方法进行了阐述.为风力机叶片的设计及风力机噪声控制提供技术指导.     

静电实验用空气干燥装置的制作

我校地处南方地区,气候湿润在进行物理静电实验时,经常由于空气湿度大,导致摩擦起电(尤其是丝绸与玻璃棒)困难,即使摩擦起电产生了电荷,也难以在验电器上保存较长时间,在做平板电容器组合实验时更加困难。为解决静电实验的困难,我们制作了静电实验用空气干燥装置,现介绍如下: 1.原理:自制铁皮箱一个,箱体分两层,下层放置轴流风扇一个(取其噪音小、风量大),轴流风扇装在铁箱底部,将箱外的空气吸入,吸入后的空气经300W电炉     

水翼三维非稳态空化流动特性数值研究

为分析水翼绕流速度对非稳态空化现象的影响规律以及水翼空化过程演变机理，对NACA6408水翼空化过程进行了三维数值模拟计算，研究了不同绕流速度工况下水翼不同位置的压力、湍动能、速度等参数的变化规律，分析空化现象的周期性发展过程。结果表明：随着进口速度的不断提高，各截面上的平均湍动能以及速度的幅值增大，空化发生区域的压力、湍动能以及流场速度变化明显，空化形态具有周期性特征；在4°攻角下水流流经翼型压力面时流场相对稳定，水流流经翼型吸力面时流场相对紊乱；当绕流速度超过15 m/s时，在翼型中后段开始发生空化，其压力以及平均湍动能变化较为明显，同时在非流动方向上产生回射流现象，导致空化流动失稳。该研究对进一步认识水翼空化特性和发展水翼抗空化技术具有指导意义。