旋进旋涡流量计结构参数优化研究

借助计算流体力学(CFD)方法对旋进旋涡流量计进行了研究,获得了流量计内部流场信息,验证了在流量计工作范围内旋涡进动频率与流量之间良好的线性关系.重点对几种旋进旋涡流量计结构改进优化方案进行了仿真分析,这些结构优化方案包括在旋进旋涡流量计起旋器入口加装导流叶片、改变扩张段的扩张角和改变收缩比.结果发现,加装导流叶片可以显著减小流量计压力损失,并可增加涡核的旋转强度,使得检测信号的强度得到增强,从而扩展了测量下限;收缩比和扩张角过大和过小对于流量计性能都不利,存在一个最佳值.     

并列旋转双圆柱流动特性的数值模拟

该文基于k - ε湍流模型,采用Galerkin有限元法对并列旋转双圆柱的绕流特性进行了数值模拟,计算的雷诺数为 1550.为了考查两圆柱旋转和间距的相互作用,文中采用三种间距比分别是T/D = 1.2,1.6和3.0 (T 为两圆柱中心之间的距离,D为圆柱直径) 和一系列不同的旋转速度比 (|α| ≤ 2).计算显示,当 |α| = 0,即圆柱不转动时,对应三种间距有三种典型的流型,单钝体流型对应小间距、偏流对应中等间距和对称流对应大间距;当 |α| 达到临界值时,涡脱落得到了有效的抑制,流动趋于稳定,升力系数和阻力系数的脉动值趋于零;平均升力系数和阻力系数随着 |α| 的增大分别增大和减小.     

某仿蝉翅膀气动功率特性的分析

针对某一特定形状仿蝉微飞行器的翅膀,进行了瞬时功率特性以及平均功率特性的分析.通过仿真,分析了翅膀在3种典型转动模式下的瞬时功率特性、平均功率与攻角幅值的关系,以及最大功率 平均功率比值与攻角幅值之间的关系.结果表明,该型翅膀超前模式下的平均转动气动功率对攻角幅值的变化比较敏感;滞后模式下转动气动功率最大峰值 平均值的比值对攻角幅值的变化也比较敏感;而平均拍动气动功率和攻角幅值之间的关系可近似地认为与模式无关;拍动气动功率最大峰值 平均值的比值和攻角幅值之间的关系也可近似地认为与模式无关.     

翼梢涡风洞研究中的摆动问题

采用激光粒子成像速度仪(PIV)对一矩形机翼(NACA0012)模型所产生的翼梢涡进行了风洞测试研究.测量位置为机翼近场尾迹,即x/c=3垂直于流动方向的截面,这里x为机翼后缘和测量截面之间的距离,c是机翼弦长.实验中基于弦长的雷诺数范围在3.4×104～26.6×104,通过分析所测得的涡量、切向速度和环量等,发现翼梢涡的摆动幅度与流过机翼上流体是否发生边界层分离有直接关系.     

非牛顿幂律流体圆管湍流的新速度分布式

本文通过考察Spalding[1]提出的牛顿流体速度分布式，提出一种新的非牛顿幂律流体在光滑圆管中的湍流流动速度分布的统一关系式．此关系式的优点在于对任意n值下都可使管中心的速度梯度为零且适用于管壁附近，计算结果与1963年Bogue和Metzner[2]的数据吻合．     

仿昆虫微飞行器仰俯姿态伺服控制器的设计

在风洞实验中,为动态地研究仿昆虫微飞行器的仰俯姿态控制方法,微飞行器的仰俯姿态需要根据安装于其上的微型多维力传感器的输出扭矩进行实时调节,为此设计了本伺服控制器。控制器采用STC增强型51单片机作为本控制器的核心,用模拟SPI接口与多维力传感器进行数据采集,采用电位器作为姿态角传感器,外接模数转换电路对姿态角度进行采样;采用步进电机实现对仰俯姿态角角速度的动态调节,并采用PID算法对姿态角角速度进行闭环反馈控制,以确保仰俯姿态角速度的控制精度。     

垂直螺翼式水表下整流器压损特性的数值模拟

应用三维设计软件SolidWorks构建了WS-80型号的垂直螺翼式水表下整流器三维模型,将单个下整流器装配在直管道中建立数值计算模型,并在Gambit中划分网格和指定边界条件;采用有限体积法对控制方程进行离散,通过Simple C算法和Realizablek-ε湍流模型对上述模型中的内流场进行数值模拟,给出了该整流器某一截面上的流场静压力等值线图和速度等值线图,进而得到了下整流器造成的压力损失;分析了下整流器导流体上不开小孔、开小孔和导流体开小孔的基础上在导流体前端开槽这三种情况下,下整流器进出口截面上的压力损失.发现导流体上开小孔在大流量下对于降低压力损失具有明显的作用,并且导流体前端开槽对降低压损也有一定作用,研究结果对垂直螺翼式水表的结构优化设计具有重要指导意义.     

环境条件对透气度非线性流量盘校准的影响

为了分析环境条件对透气度非线性流量盘的流量测量的影响,分别选取15²0℃之间的12个环境温度值,0.720℃之间的12个环境温度值,0.7¹.1倍标准大气压之间的9个环境压力值,10%1.1倍标准大气压之间的9个环境压力值,10%⁸0%之间的8个环境湿度值,对流量盘进行了一系列的数值模拟研究,并对流场内部流动情况进行分析.数值模拟表明:流量的测量结果对大气压力和环境温度的变化较为敏感,流量随大气压力的升高而降低,随环境温度的升高而增加;空气的相对湿度对流量盘的测量结果影响不大.最后,得到了非线性流量盘使用过程中环境因素与体积流量之间的关系式,验证了模拟方法的准确可行性.     

风洞校验均速管的速度分布修正系数研究

在口径为300 mm的风洞段后接上25D～30D的相同口径的长直管流场中进行数值模拟和实验.建立了风洞管段和具有充分发展的湍流的长直管段两个仿真模型,通过对比两个模型管段中不同雷诺数下均速管流量计的差压值以及流量系数,得到一个与雷诺数有关的速度分布修正公式.从而实现直接以风洞作为大管道气体流量校验装置,节省校验装置直管段长度.     

均速管流量计流量系数的修正方法研究

采用计算流体力学(CFD)的方法对300 mm口径的均速管流量计的内部流动进行了数值仿真,湍流模型应用标准k-ε模型,应用有限体积法对控制方程离散和求解.通过计算得出均速管流量计在几种长度不同的前直管段条件下的流量系数;还研究了流量系数与雷诺数的关系,得出流量计的流量系数随着雷诺数增加有上升的趋势.最后,对未充分发展段的流量系数进行了修正,得出了流量系数与雷诺数之间的三次拟合曲线,以此可将未充分发展段的测量值修正为充分发展后的数值,以实现在管道长度不足的情况下得到较为精确的测量值.