高空大推力涵道风扇气动设计研究

以飞行器推力涵道风扇为背景,利用NASA的涵道风扇模型和实验数据进行数值计算与验证;利用自编代码求解设计要求的涵道风扇在悬停状态下总体性能参数;采用叶素理论对风扇叶片进行设计,根据初始模型的数值结果对涵道风扇各个关键部件进行优化,得到一种新型的涵道外形截面。结果表明：涵道唇口导圆半径的增大会降低唇口处的分离,从而增大风扇进出口流量;小桨叶60%～100%处的出口安装角,增大了涵道风扇的出口轴向速度。两个部件的优化共同提升了涵道风扇的升力,达到设计指标要求。     

陆空两用飞行汽车升力系统设计与分析

设计一款采用涵道风扇作为飞行动力元件的陆空两用飞行汽车,根据主要性能指标及布置形式,基于空气动力学动量理论对涵道风扇升力进行设计计算。通过与发动机的匹配计算得出陆空两用飞行汽车的飞行性能参数,最终提出一种涵道风扇式飞行汽车的设计方案,验证了采用涵道风扇形式的轻型陆空两用飞行汽车设计的可行性。     

涵道螺旋桨内涡抑制环流动分离控制仿真研究

涵道螺旋桨用于垂直起降飞行器,具备突出的气动特性优势。为增大涵道螺旋桨系统拉力系数,降低桨尖间隙加工精度的要求,通过在涵道内壁桨盘下游处增加不同类型和数量的凸型实体涡抑制环结构。通过数值仿真实验研究其流场特征,分析涵道螺旋桨扩散口气流分离现象产生的机理,并研究涡抑制环对气流分离的控制效果和对涵道增升效应的影响。数值仿真结果表明:在不改变桨尖间隙尺寸的情况下,涡抑制环能够有效提高涵道螺旋桨中涵道拉力因子,最高可达到11%。     

拍翅式微型飞行器运动学的研究

对于拍翅式微型飞行器,设计了一种能产生大升力的翅拍动形式,分析计算了翅拍动所产生的气动力和气动力矩,导出了拍翅式微型飞行器机体的运动微分方程。利用该运动微分方程,可以对拍翅式微型飞行器的位置和姿态进行控制。     

基于ANSYS的涵道风扇无人机模态分析

涵道风扇无人机是一种新型的无人机,近年来发展很快,其优越的悬停性能为民用侦查提供了很大的方便。首先建立涵道无人机计算模型,然后利用有限元分析软件ANSYS对模型进行模态分析。根据求解结果改善已设计的机械结构,并且为涵道风扇无人机控制方案的制定提供数据支持。     

微型轴流风扇气动相似特性研究

微型轴流风扇是计算机等电子设备的重要散热部件,当前随着计算机尺寸变小而运算速度的提高,其发热量也随之增加,这对微型轴流风扇的气动设计提出更高的要求。相似设计作为一种重要而有效的设计方法,已广泛运用于大中型风扇的气动设计中,但其在微型轴流风扇的应用尚未广泛开展,其主要原因是微型轴流风扇内部的流动位于Re数非自模区,用于大中型风扇相似设计中的行之有效的设计方法在微型轴流风扇的设计中达不到应有的效果。基于此,利用气体动力学相似原理,推导微型轴流风扇气动相似所须满足的条件,并与流动位于Re数自模区的大中型轴流风扇的气动相似规律相对比,提出使微型风扇实现气动相似的"弦长雷诺数"准则,并数值验证该准则对微型轴流风扇气动相似的有效性,同时分析该准则的适用条件与局限性。研究结果表明,"弦长雷诺数"准则能较好地实现微型轴流风扇的气动相似,但其要求模型叶轮与原型叶轮转速之比与其几何缩小的比例尺的平方成正比。这就要求模型叶轮的缩小比例不能过大,否则不仅易导致其所须转速过大而实际无法实现,而且会导致由于离心力的差别过大而使其气动性能的相似性出现偏差。     

基于CFD的涵道风扇无人机姿态调整分析

无人机的发展近年来非常迅速,一种新型的涵道风扇无人机引起了人们越来越多的关注。涵道风扇无人机的姿态调整是其控制的一个关键点也是一个难点。针对所设计的涵道风扇无人机,利用流体力学分析软件FLUENT对其进行内部流场分析,建立仿真模型并进行网格划分,对旋翼叶片表面压力、速度变化进行仿真分析,最后得出最佳控制方案。     

微型轴流风扇中变环量指数对扭叶片气动性能的影响特点

对微型轴流散热风扇叶片扭曲规律进行研究,根据"径向平衡原理",通过引入一反映气动特性的参数-变环量指数α,建立轴流叶轮中通流速度沿径向分布的微分方程及其边界条件,提出在几类不同条件下该方程解的解析形式,并分析这些解所对应的物理意义及其叶片扭曲形式.在此基础上,根据微型轴流风扇实际运行工况的特点,提出其扭叶片设计中变环量指数α所须满足的约束条件,并指出该变环量指数α存在一个最小值,具体数值则确定于风扇的气动、几何等参数.运用"计算流体动力学"(Computational fluid dynamics,CFD)技术详细地数值研究变环量指数α对微型轴流风扇气动性能的影响,发现降低变环量系数能增加风扇气动性能.进而有助于提高其散热能力.因此,满足约束条件下的最小变环量指数是微型轴流风扇扭叶片气动设计中所须选取的最佳值.     

小型涵道式无人机控制系统分析

由于小型涵道飞行器结构尺寸小、重量轻、功能复杂等特点,决定了其飞行控制系统具有同样的特点。为了实现无人机自主飞行的控制目的．可采用系统集成技术、方法、MEMS传感器及电子元器件,从而构造飞控系统平台。重点分析了小型涵道无人机控制系统的组成及基本功能,并对各部分做了详细论述。     

结构参数和转速对微型风扇性能影响的试验研究

对几种不同结构的微型风扇在不同的转速下进行了试验测试,分别得到其流量-压力性能曲线,结果表明,对于不同叶片厚度的微型风扇,叶片厚度增加,风扇叶片间的间距减少,微型风扇的风量增加;对于不同叶片出口安装角的微型风扇,前弯式叶轮风扇的风量要明显高于后弯式叶轮风扇。测试的不同转速下微型风扇的性能表明,转速的提高能明显增大风扇的风量,且当转速变化约为10%时,由比例定律得到的计算值与实测值之间的相对误差约为3%。而随着转速变化的增加,计算值与实测值两者之间的误差也随之增大。     

双吸离心通风机流场数值研究

针对某双吸离心通风机,生产企业为节约成本,对风机轴向尺寸、进气室和蜗壳形线等结构参数进行了重新设计。为验证改进方案是否对风机气动性能产生较大影响,本文对原型风机和改进后风机的流场进行数值模拟,并在此基础上分析了相关流动特征及外特性之间的关联性。研究结果表明改进后的风机气动性能大幅下降,流场细节的对比分析发现进气室和蜗壳的改进对风机性能的负面影响最大。最后对风机气动性能的后续改进提出建议。     

矿井局部通风机的综合分析

简要回顾了国内矿井局部通风机的技术发展历程，从气动性能和结构上对当前使用的局扇作了综合分析，对局扇的改进与展望发表了看法。     

前弯前掠低噪声纺织轴流通风机的优化设计

从提高纺织轴流通风机效率、降低风机气动噪声的目标出发,采用叶片前弯前掠技术,在叶轮叶片的重心线上各基元截面采用高效翼型的最优化流型成型。应用叶片前弯前掠和最优流型相结合的技术研制开发了JYFZ新型纺织轴流通风机,并与目前纺织行业应用量较大的FZ40(35)-11/12型纺织轴流通风机进行了对比性能测试。结果表明,JYFZ型纺织轴流风机具有效率高、噪声低、质量轻、结构简单及工作区域宽广等特点。     

变姿飞行机器人及其关键技术

变姿飞行机器人是一种具有垂直起降功能的无人机,并且能够像固定翼飞机那样水平前飞.文中介绍了基于涵道风扇技术变姿飞行机器人的发展现状及趋势,还分析了变姿飞行机器人变姿的方式及关键技术.     

带扩散塔的矿用对旋式轴流通风机三维流场数值模拟

以带扩散塔的矿用对旋式轴流通风机为研究对象,应用计算流体力学软件FLUENT对通风机气动性能进行三维流场模拟,研究通风机内部三维流场的流动状况;结果表明:受扩散塔结构的影响,气流在进入扩散塔区域后其速度和方向发生了改变,导致气流在扩散塔出口处左侧区域的流动速度变得缓慢,而在扩散塔出口处右侧区域其气流的流动速度却变快。同时在靠近扩散塔左壁面区域出现了回流现象,从而造成了气流流速和压力在扩散塔出口处的分布极不均匀,加大了气流与右壁面的摩擦,进而降低通风机的气动性能。针对现有通风机扩散塔结构设计中存在的不足,文中提出了相应改进方案,该方案可以有效遏制扩散塔出口处回流的形成,改善通风机流道内气流的流动状况,同时提高矿用对旋式轴流通风机的气动性能。研究结果对矿用对旋式轴流通风机的优化设计具有一定的指导意义。     

倾斜蜗舌前向离心风机配置简易消声器降噪的试验研究

将前向离心风机原有的直蜗舌结构改进为倾斜蜗舌结构之后,风机噪声已有比较明显的下降。在此基础上,本文在倾斜蜗舌前向离心风机出口分别配置简易共振消声器和简易阻性消声器,并进行了气动性能和噪声特性的实验测量。结果表明:对于具有倾斜蜗舌结构的前向离心风机,在出口配置阻性消声器可以继续取得良好的降噪效果,但是配置共振消声器降噪效果却不理想。对于同一风机,两种降噪措施单独使用时均可取得良好的降噪效果,但同时使用时,各自的降噪效果却不一定具有预期的迭加性,文中对产生这种现象的原因做了初步分析。     

基于流固耦合的汽车空调多翼离心通风机气动声学特性分析

建立了一个简单几何模型,通过试验验证得出双向流固耦合计算比非耦合计算准确性更高的结论。以某汽车空调系统的多翼离心通风机为研究对象,分析了蜗壳流固耦合作用对通风机气动噪声的影响。利用CFX和ANSYS软件分别进行流场和结构计算。以MFX-ANSYS/CFX为数据耦合平台,采用双向同步求解的方法,对通风机内流场和蜗壳结构响应进行联合求解,并将耦合计算结果与非耦合计算结果进行对比。结果表明,流固耦合作用使得流场压力脉动增强;在考虑流固耦合作用影响后,离心通风机叶轮出口处及蜗壳气道内表面的声功率级明显增大,通风机出口处的气动噪声值增大了5.24dB。     

轴流通风机的正反命题设计计算

从轴流通风机的反命题设计问题入手，提出了一种新型的叶片型面方程，由此建立了叶型结构与气动参数的相互关系；然后推导出基于实际工况下的轴流通风机气动计算公式，并应用于正命题计算。应用该方法，对大型变压器冷却风机进行了设计，设计计算结果符合设计要求，证实了正命题计算与反命题设计之间具有一致性。