类扑翼飞行器及其叶片流场特性研究

为了简化扑翼机构的结构和运动控制,采用半转机构及内凸轮传动,设计了一种新型的类扑翼飞行器。对类扑翼飞行器的结构组成及叶片运动原理进行了分析。基于FLUENT建立了叶片流场分析模型,对双叶片运动流场进行了仿真分析,获得了叶片流场特性的变化规律。研究结果表明:在一个运动周期中双叶片周围的流场速度矢量、压力分布和升力系数是随叶片方位变化的,两个叶片之间存在很强的相互影响;前半周的叶片升力系数大于后半周的升力系数;增加叶片大小和两叶片的中心距可有效提高升力系数。该研究为类扑翼飞行器的升力计算提供了可行的方法,对于修正该飞行器的升力计算模型具有重要的指导意义。     

高速列车头车气动噪声的控制方法研究

提出了高速列车头车远场气动噪声的改进方案,并进行了仿真研究。首先完成了9组不同车头形状的全尺寸头车模型和流场流域的创建,并通过k-ε湍流模型计算稳态流场;其次在稳态流场的基础上,采用宽频带噪声模型计算了头车表面的气动噪声源;利用大涡模拟(LES)方法计算瞬态流场,进而获取车身外表面的压力;再基于瞬态流场,采用Lighthill声比拟理论研究了头车的远场气动噪声的计算。最后,将不同形状头车的气动噪声的仿真分析结果相对比,验证改进方法的可行性。这里的研究,将对高速列车噪声的有效控制提供一定的技术支持,有着较重要的科学意义和实际研究价值。     

自动变速器油泵流场与噪声分析

汽车自动变速器油泵内部流场十分复杂，而复杂的流体流动直接影响其振动噪声问题。通过建立自动变速器油泵流场仿真模型模拟其内部流场流动，重点分析了油泵的压力脉动情况与空化特性，并结合仿真流量值与实验值及理论值对比，验证了模型的有效性。对油泵流动噪声进行声学模拟，结合声场仿真分析与流场仿真结果研究了压力脉动与流动噪声的关系。结果表明自动变速器油泵的噪声频率成分以离散噪声为主，压力脉动是油泵噪声的主要激励源。     

大压差注水系统三级节流降噪仿真研究与优化设计

为了控制船舶系统振动和噪声,对自流注水系统的主要噪声源进行了分析。基于气蚀噪声和湍流噪声形成的机理,提出了三级节流降压的优化设计方案,改善系统压力分布和湍流度。对单级节流系统和三级节流系统进行流场和声场仿真计算,对比仿真计算结果表明,改进后系统的噪声有显著的下降,达到了预期的降噪目标。     

超高压电动泵的流场分析

结合试验和仿真分析方法,对液压弯管机中的超高压电动泵的流场进行了研究。利用ICEM CFD对钢球的流场进行网格划分并导入到ANSYS CFX,对钢球在工作过程中的运动规律和特性进行了数值仿真分析;特别是对钢球在无弹簧仅靠自重下的配流方式进行了研究,同时利用CFX后处理软件显示出了泵进出口处钢球在运动时周围流场的瞬态流速云图和压力云图。     

发动机进气歧管的气动噪声预测方法研究

为更加准确预测发动机进气噪声,发展了采用瞬态边界计算进气歧管流场的方法,并联合声学软件进行声场预测。从一维仿真模型获得可靠的压力和速度边界用于流场计算;采用大涡模拟(LES)和分离涡模拟(DES)两种求解算法模拟歧管内的流场;通过声学有限元方法计算进气口辐射的气动噪声。LES和DES两种方法的流场结果对比表明,DES结果与LES非常接近,同时耗时更少;声场结果与实验结果吻合较好,证明了本文预测方法的准确性;模拟结果和压力边界频谱图的对比分析使空滤器和进气歧管设计更具针对性。     

旋转锯片空气动力学噪声特性计算与分析

为分析旋转刀具在气流作用下的声学特性,基于多场耦合计算方程建立了流场-结构-声场联合仿真模型,通过弹性体与流场的动力学计算得到了结构强迫振动响应,利用边界元法将振动响应信息作为声学边界,获取了锯片的声场辐射信息,噪声预估值与实测结果吻合良好。研究了锯片旋转过程中周围流场媒介的层流、湍流特性对锯片振动的影响规律;揭示了流-固耦合作用对声场时域、频域影响作用机制;确定了锯片空载噪声辐射的方向特性;分析了锯片尺寸结构对噪声的影响规律,为低噪声锯片的设计提供了参考依据。     

三级同心液压溢流阀噪声特性的CFD分析

为了改善广泛应用的三级同心溢流阀的噪声特性,按照实际阀的结构和参数,建立了锥形主阀内部流场的三维模型,应用计算流体动力学计算软件Fluent,对三级同心溢流阀模型的多种工况进行了仿真计算和可视化研究,给出了锥阀阀腔内的速度场、压力场分布图.在可视化分析的基础上对阀芯的结构做了改进,对比了3种结构不同阀的内部流场特性.结果表明,改进结构后流场中漩涡区的分布减小,最低压力得到提高,降低了气蚀和噪声发生的可能性.此研究工作为流道结构的优化设计提供了理论依据.     

涡轮叶片电解加工的流场仿真分析

涡轮叶片是航空发动机中的重要零件,主要加工方式是电解加工。基于电解加工流场理论,建立涡轮叶片的三维模型和电解加工的流场模型。应用COMSOL Multiphysics软件对涡轮叶片电解加工进行流场仿真分析,研究流场的分布及特性,分析不同加工间隙和不同电解液压力对流场的影响。通过分析,得出涡轮叶片电解加工时加工间隙、电解液压力与流场流速之间的关系。     

表面楔形结构对发动机冷却风扇性能影响研究

采用CFD/CAA分布耦合仿真方法,在额定工况下对发动机冷却风扇叶片吸力面是否设置凸起楔形结构的两种方案的流场与声场进行三维数值模拟,研究了楔形结构对冷却风扇气动性能和噪声性能的影响。结果表明,该楔形结构对冷却风扇气动性能影响较小,而对其噪声性能影响显著;设置了楔形结构后冷却风扇进出风口噪声值分别下降8.8%和8.9%,风量略有增加。通过分析冷却风扇流场及声场的分布情况,可知楔形结构在叶片吸力面起到了"涡流发生器"的作用,促进边界层提前转捩,进而大大降低了叶片表面气流过早分离引起的涡流噪声,因此总声压级也明显下降。     

叶片叶型和数量对泥泵内部流场影响研究

针对叶片叶型和叶片数量对泥泵内部压力和速度的影响,采用计算流体动力学(CFD)方法,根据工作面为不同曲线的叶片和不同叶片分布形式进行流场分析。在设计流量工况下,采用稳态Navier-Stokes方程求解,选取多重参考系模型进行计算。流场计算结果显示:内部流场合理性较好的泵依次为带分流叶片的四叶片泵、四叶片泵和三叶片泵;其中,Bezier曲线四叶片泵比圆弧曲线四叶片泵内部流场分布更为合理。     

内流道形状对溢流阀气穴噪声影响的研究

从流场控制的角度,研究了溢流阀内流道结构对气穴及气穴噪声的影响。采用流场数值仿真和流动显示试验,获得了溢流阀主阀流道内的压力和气穴分布图像,仿真结果中的低压区与试验结果中气穴区基本吻合。此外,对两种溢流阀主阀流道结构进行了噪声测试和对比分析。结果表明,具有环形槽的主阀芯结构能有效抑制气穴和气穴噪声。这项研究对于以降低噪声为目标的溢流阀流道结构优化设计具有一定的指导意义。     

横流风机的流场和声场分析

分析了横流风机的流场和声场特性，包括：（１）空气动力特性；（２）气动声和结构声；（３）进行声场和流场研究的试验装置；（４）噪声机理及降噪措施。     

基亏CFD加油枪结构的优化

为了优化加油枪结构,按照实际加油枪的结构和参数,建立了加油枪内部流场的三维模型,并应用计算流体动力学计算软件Fluent,对加油枪的流场进行研究,给出了加油枪内的压力场、速度场和流线分布图。对主阀不同开度流场进行分析,对容易产生漩涡和负压处的结构进行改进。结果表明,改进结构后,流场中漩涡区的分布减小,最低压力得到提高,降低了气蚀和噪声发生的可能性。     

挖掘机消声器设计与声场流场分析

根据某挖掘机提供的发动机参数计算了发动机排气噪声基频,设计出一种阻抗复合消声器,并运用数值分析的方法对消声器的声场与流场进行了分析;对消声器建立了数值仿真模型,用声学有限元方法对其内部声场进行了仿真,分析了该消声器内部的声压分布特性和传递损失曲线;再采用计算流体动力学(CFD)方法对内部气体的流动特性进行了仿真分析,仿真计算得到消声器的入口与出口的压力损失。该仿真分析表明设计的消声器不仅具有良好的消声效果,而且还能满足压力损失要求。数值分析方法较为准确的模拟了消声器的性能,为消声器设计提供了参考依据。     

基于计算流体动力学软件的型腔电解流场仿真

针对型腔电解加工中阴极流场设计分析的难点,应用计算流体动力学软件对型腔电解加工的流场进行仿真,得到加工间隙中流场的速度和压力分布,用以指导阴极的流场改进设计。经工艺试验验证,仿真结果较准确反映了型腔电解加工过程中的流场压力和速度分布,从而可以显著减少阴极流场设计中试验修正的次数,实现高效、低成本设计工具阴极流场之目的。     

三叶片直线翼垂直轴风力机非定常流场速度分析

垂直轴风力机在回转过程中,叶片尾流的相互干涉和叶片攻角变化,使垂直轴风力机周围流场异常复杂。为探明直线翼垂直轴风力机在二维流场中速度分布及风力机叶片迎风角度变化关系,在风洞试验中采用激光多普勒测速仪(Laser Doppler velocimetry,LDV)技术,对所设计的三叶片直线翼垂直轴风力机流场风速进行试验研究,获得了该风力机叶片周围流场的速度分布情况。在建立直线翼垂直轴风力机在不同转速下叶片迎风角度变化的数学模型基础上,应用仿真软件对被测风力机流场进行分析计算。通过数学模型得知,来流风速夹角随回转角的变化情况可用正弦函数近似表示, 并且随着叶尖速比的增大逐渐减小。风洞试验和CFD结果表明,风力机在回转过程中,叶片前缘场域有乱流生成,并且该域风速值偏大;而在叶片旋转内部以及下流区域内会形成一个宽大的低速区域,并且伴随叶尖速比的增加,低速区域具有扩大趋势。     

基于workbench平台的涡旋压缩机涡旋齿瞬态流固耦合分析

在workbench平台下提出一种涡旋压缩机流场气体力对涡旋齿边界受力变形影响的瞬态流固耦合计算方法,建立了涡旋压缩机三维流场模型,采用RNG k-ε湍流模型对其工作过程进行模拟从而得到流场分布,流场压力分布沿齿高方向不均匀,曲轴转角90°时涡旋齿内外侧压差在齿头处最大。将流场边界压力载荷加载到涡旋齿边界上,得到任意曲轴转角下的涡旋齿的受力和变形分布,分析了流场变化对涡旋齿受力、变形的影响。得到了涡旋齿的受力和变形规律,此压力载荷施加方法与实际工作状态更接近,计算结果更贴近实际情况。     

基于CFD加油泵溢流阀的噪声分析

为了减小在加油过程中ZCB90型加油泵溢流阀产生的噪声,按照溢流阀的实际结构和参数,建立了溢流阀内部流场的三维模型,应用计算流体动力学软件Fluent,对溢流阀的内部流场进行研究,给出了溢流阀内的压力场、流线分布图。对容易产生漩涡和负压的结构处进行了改进。结果表明,结构改进后的流场中漩涡区分布减小,最低压力得到提高,降低了气蚀和噪声发生的可能性。此研究工作为溢流阀的优化设计提供了理论依据,为降低在实际工作中溢流阀的噪声提供了思路。     

旋转对称密封缝隙流场的有限元分析

以推力静压轴承和静压滑环的简化模型－旋转对称盘形密封缝隙为研究对象，深入系统地研究了在变粘度条件下，缝隙流场的数学模型、有限元模型，并编制了有限元分析计算程度，对缝隙流场的速度分布，压力分布，温度（粘度分布）进行分析求解，得出了这些流量的分布规律，为缝隙流场分析计算提供了方法和基础。