反推力装置叶栅布置的气动/结构耦合设计

为了对叶片布置方案进行改进,采用耦合设计方法对反推力装置的气动性能和结构性能进行预测.利用计算流体力学（CFD）方法模拟装置流场,完成叶片布置方案的气动性能评估;利用有限元分析（FEA）方法分析叶栅叶片的受力情况,完成叶片布置方案结构性能的数值模拟.研究了叶栅进气角和出气角对反推效率的影响以及不同叶栅通道数目和叶片加强梁数目对反推装置气动性能和结构性能的影响.研究结果表明,叶栅进气角对反推效率影响不大,减小叶栅出气角可以增大反推效率;减少叶栅通道的数目会造成反推效率的下降,但可以减少叶片数目;减少加强梁的数目会使反推效率提高,降低装置的重量,但会增加叶片的最大应力和最大变形值.     

发动机叶栅的实验研究和数值预测

在暂冲式跨音速平面透平叶栅风洞上对某叶栅进行了吹风试验。通过数值预估实验叶栅流场,提供了流场大体结构,设计了实验方案。为选择压力传感器量程和布置测点位置提供了依据。实验测量得到了设计安装角及变工况下叶片表面压力、叶片表面等熵马赫教及波系结构随叶栅进口气流角的变化,并对叶栅内部及出口流场进行了纹影照相。数值预测与试验结果相比较,在大部分情况下,吻合得很好,说明了计算程序的可靠性。反过来,试验结果又可用于检验和改进N.S方程计算程序。     

某飞行器的气动特性计算及仿真

为了研究飞行器在攻角范围为0°~15°时的气动特性,文中采用Gambit软件对飞行器进行物理建模,通过Fluent软件设置典型值对飞行器在某一马赫数和不同攻角下的气动力进行仿真计算,结果表明该飞行器的升力系数在攻角范围为0°~12°时逐渐变大,在攻角范围为12°~15°时减小;阻力系数和俯仰力矩系数随着攻角的增大逐渐增大.     

不同攻角运动的水下导弹表面空泡流场数值研究

在水下高速航行的弹体表面的局部低压区会形成空泡,而空泡的形成会对弹体周围的流场造成很大的影响.当弹体在一定攻角下航行时,弹体周围的流场非常复杂.文中采用Singhal提出的空泡模型,利用有限容积法对三维弹体的外流场进行了数值模拟.将零攻角下的数值结果与文献中的经典实验结果进行了比较,二者数据符合较好.利用此方法对5种小攻角进行了研究,比较分析了5种攻角下弹体表面的空泡分布和压力系数分布,并通过数值积分的方法得出弹体在不同攻角下的侧向力和力矩.计算结果表明,当攻角大于2.5°后,侧向力和力矩会大幅度的增加.文中结论可供水下垂直发射与水下导弹的研究与设计参考.     

导叶与隔舌相对位置对离心泵水力性能影响的数值研究

导叶叶片与蜗壳隔舌的相对安放位置对离心泵水力性能影响较大,该问题在设计和安装过程中容易被忽略.通过采用雷诺时均法针对导叶与隔舌相对位置对离心泵水力性能的影响展开数值研究并经过试验验证,模拟结果与试验结果契合度较高.对离心泵内部流场的数值分析表明:设计流量下不同导叶与隔舌相对安放位置下效率最大差值为2.2%,且效率差值随流量增大逐渐变大,最大效率偏差为4.5%,设计流量下扬程最大差值为5m.导叶与隔舌相对安放角ψ=25°和ψ=41°时,离心泵水力性能较好;导叶与隔舌相对位置对离心泵水力性能影响主要在于其对蜗壳内部流动损失的影响,对叶轮做功及导叶内部流动损失影响较小,导致离心泵整体的运行效率、扬程等产生较大变化.研究对带导叶的离心泵安装具有一定借鉴意义.     

高速铣床主轴驱动透平叶栅设计与数值模拟

为使高精密数控铣床的主轴转速达到160000r/min,刀头切削力矩小于0.005N·m,针对驱动摆角铣头主轴的透平式气马达叶栅进行了气动力计算和平面造型设计,利用Fluent软件对其气动特性进行了数值模拟,并与理论计算对比验证模拟的正确性.研究叶栅气动特性随进气角、叶片数和叶高变化的规律,获得了使叶栅气动性能最佳的参数组合,即进气角为21°,叶片数为36,叶片高度为3.5mm时,叶栅的气动性能最佳。     

双级对转压气机多工况数值分析研究

以某双级对转压气机为研究对象,应用数值模拟方法获取不同转速、近喘振点内部流场细微结构,分析了不同工况上下游转子叶片表面流谱特点以及对转、逆压环境中上下游流场相互制约关系,为进一步优化设计对转压气机叶片提供依据。计算结果表明:该对转压气机在多种工况下两排转子来流攻角、落后角都较大,根部和尖部都有较强的分离流动;一级转子叶片表面分离线上游流动速度径向分量较大,可能导致该级转子尖部截面流动分离提前发生;下游转子对上游转子叶片尾迹的反向切割使得其不能按照自身发展规律向下游发展,一方面诱导了上游叶片尾缘附近流动分离,另一方面,对下游叶片来流攻角也产生一定的影响,导致下游转子叶片来流攻角进一步增大,从而加剧了二级转子的分离。     

在不同冲角和展弦比叶栅中叶片倾斜对二次流的影响

本文研究了在不同冲角和展弦比的条件下,在透平矩形静叶栅中采用倾斜叶片对叶栅气动特性的影响,为透平的一种新型叶片—弯扭联合气动成型叶片的设计提供了实验根据。     

出口支板安装角对上游静叶流场畸变影响效应研究

以某增压级为研究对象,应用高精度无波动格式结合LU-SGS方法求解圆柱坐标系下N-S方程,获取出口支板不同安装角度时其流场细微结构,从支板安装角变化对上游流场压力畸变影响效应的角度,探索可靠高效的压气机出口支板/静子布局.数值结果表明:随着下游支板调节角度增大,增压级通流能力增强,其表面马赫数峰值提高且其位置后移,但上游进口段压力波动幅值减小,从而使得压力畸变减小,通过选择合理的支板安装角度可以有效降低上游流场压力畸变,改善流场结构.对于文中所研究的算例,可以适当增大支板安装角度以减小上游流场畸变,但最大不应超过5°.     

FS40-8E2型风扇叶片安装角度对风扇周围流场分布影响的模拟分析

以美的公司FS40-8E2型风扇为对象,研究在相同转速下不同的叶片安装角度对风扇周围流场分布的影响。通过数值模拟实验得出质量流量、空气流速、功率随安装角变化的曲线。综合考虑风扇的外观特点等因素,给出了叶片相对节能的安装角度。     

风雨下考虑偏航效应风力机流场及气动载荷

为了研究狂风暴雨环境中大型风力机在复杂工况下的流场特性和气动性能,以南京航空航天大学自主研发的5 MW风力机塔架-叶片体系为例,采用计算流体动力学（CFD）技术开展最不利叶片停机位置下考虑6个偏航角（0°、5°、10°、20°、30°和45°）影响的风力机风场模拟,添加离散相模型（DPM）开展风-雨耦合同步迭代计算,对比研究不同偏航角对风力机周围风场和雨场特性的影响规律. 建立不同偏航角下的风-雨等效压力系数新模型,给出相应的公式,针对风雨作用下的不同偏航角工况塔架和叶片表面等效压力系数进行系统分析. 研究结果表明,附加雨荷载效应对该类风力机叶片迎风面和塔架迎风面两侧各40°区域内压力的影响不容忽视.     

弯曲叶片降低能量损失的涡动力学机制

采用实验与数值模拟相结合的手段，从涡动力学的角度阐述了弯叶片降低能量损失的机理，研究了在不同攻角，不同出口马赫数，不同弯角条件下涡轮叶栅流场内主要旋涡的生成与发展，并通过与直叶栅的对比，研究了叶片弯曲对马蹄涡起始分离点位置及对通道涡位置强度的影响，从截面涡结构入手，分析了叶片弯曲这种边界条件的改变方式对通道涡稳定性的影响，通过分析在不同气动条件下通道涡对损失贡献的差异指出了在通道涡强度与尺度较大的叶栅，叶片弯曲不但会直接通过改变通道涡的强度，减少通道涡本身的损失来影响损失的大小，同时也会通过对通道涡位置的改变来影响损失的分布与大小。     

固定偏角垂直轴潮流水轮机叶片安装角研究

叶片安装角是影响固定偏角垂直轴水轮机性能的关键参数之一.为了提高水轮机性能,应用模型试验和数值模拟的方法,研究了安装角对水轮机叶片载荷和叶轮整体性能的影响.通过能量利用率的数值计算结果与试验结果对比,验证了数值模拟结果的可靠性.研究结果表明,叶片安装时首部外偏一定角度,可以提高叶轮的能量利用率,并且可以降低叶片载荷,这...     

导叶安装角对两级动叶可调轴流风机性能及静力结构的影响

为研究导叶安装角对两级动叶可调轴流风机性能及静力结构的影响,采用Fluent软件对第一级导叶安装角改变前后两级动叶可调轴流风机进行了三维数值模拟,分析了导叶安装角对风机气动性能、内流特征和静力结构影响。结果表明:导叶安装角负向偏转时的全压优于原风机,且同一流量下,增大安装角可提高风机全压,安装角正向偏转与之相反;安装角负向偏转后的风机效率均略微低于原风机,而正向偏转后在小流量侧其效率高于原风机,在大流量侧其效率低于原风机,且随流量增加效率下降愈明显。导叶安装角负向偏转后动叶表面总压分布发生明显改变,做功能力显著增强,第二级动叶区和导叶区熵产率有所增加;其第二级动叶等效应力及总变形分布基本不变,但应力和总变形最大值有所增加,固有频率有所降低。     

抽吸角度对高负荷、跨音速叶表附面层抽吸效应研究

以某跨音速高负荷压气机叶栅为研究对象,在其吸力面激波投射点下游40%弦长处设计了3种形式的抽吸孔,即顺流45°、逆流45°和垂直抽吸孔。应用数值模拟手段探索其来流超音速时合理的抽吸孔形式和抽吸方案,获取不同抽吸方案时叶栅性能以及流场细节,寻求叶栅性能与抽吸参数的最佳匹配。结果表明在该位置进行抽吸时,抽吸量是决定叶栅性能的主要参数,3种抽吸孔都表现为:①在抽吸量从0.1%到1.2%主流流量的增加过程中,相对于0.1%抽吸工况,叶栅出口马赫数降低17.5%、总压恢复系数提高5.5%、静压升提高8.6%、叶片负荷降低7.5%,但抽吸孔之前负荷增加,叶片负荷前移;②抽吸使得叶片表面激波投射点向下游飘移,激波强度略有增加,但使得其后附面层分离减弱,降低了叶栅损失;③抽吸使得叶栅出口流动更为均匀,尾迹亏损区减小。计算结果还显示3种孔表现出不同的抽吸性能,具体表现为:①随着抽吸量增加,其流量系数增加,但相同抽吸量时逆流45°抽吸孔流量系数始终大于顺流45°以及垂直孔;②顺流条件下,在抽吸孔入口的背风区形成较强漩涡,增加了孔内流动损失,降低了孔的有效流通面积;③随着抽吸角度从顺流45°向逆流45°变化,抽吸孔入口背风区漩涡逐渐消失,增强了其流通能力,降低了孔内流动损失。     

叶片表面粗糙度对高负荷低压涡轮的流动影响

为了得到不同工况下表面粗糙度对涡轮叶片叶型损失的影响规律,采用数值模拟的方法对某前加载叶型在不同攻角和不同雷诺数下的流动进行了详细的分析。结果表明,当攻角i=0°、10°时,叶片表面并无明显的分离现象出现,当i=20°、25°、30°时,叶片表面都出现了不同程度的分离,且攻角越大分离越严重。当攻角一定时,增大雷诺数对抑制分离泡的出现有促进作用;当雷诺数也一定时,增大叶片表面粗糙度对抑制附面层的分离有明显的效果,且雷诺数越大抑制分离所需的粗糙度值就越低。攻角为20°,雷诺数分别等于25 000、50 000、100 000、150 000、200 000时,抑制分离所需的最佳粗糙度值依次为38、14、5.1、2.5、1.7 mm;攻角为25°,相同雷诺数下抑制分离所需的最佳粗糙度值依次为230、50、11、4、2.2 mm;攻角为30°,雷诺数分别等于50 000、100 000、150 000、200 000时,抑制分离所需的最佳粗糙度值依次为3 200、800、120、29 mm。最后,建立了一套不同攻角下抑制分离的最佳粗糙度-雷诺数关系模型,并编写了相应的C语言程序。通过该程序,只要得知叶片工作的攻角与雷诺数大小,便可直接算出抑制附面层分离的最佳粗糙度值。     

一种复合型垂直轴风力机实验研究

提出了一种升阻复合型垂直轴风力机,并对该风力机进行了实验研究。首先通过改变叶片安装角,对不同风速下风力机的性能进行实验研究。其次对叶片进行正装和反装对比实验。实验结果表明,当叶片反装时,在同一风速下安装角为-6°时功率最大,此外对安装角为-6°时的多个风速进行实验研究,发现随着风速的增大,每个风速下的最大功率增大。     

应用FV-TVD格式求解弯扭叶片内部流场

应用ＦＶ－ＴＶＤ（即有限体积ＴＶＤ）格式求解了某型涡轮导向器静叶改型所生成的弯曲叶片构成的叶栅内部流场,控制方程采用任意曲线坐标系下的时间相关Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程,对无粘通量采用Ｃｈａｋｒａｖａｒｔｈｙ－Ｏｓｈｅｒ的三阶精度ＴＶＤ格式进行离散,对粘性通量采用中心差分格式进行离散,通过对于弯曲叶片内部流场的计算,得到了叶栅内部流场的速度及气流角等参数的分布情况,表明了应用弯曲叶片进行燃气涡     

超高压长短腿输电塔风致动力反应研究

以500 kV长短腿输电塔为研究对象,采用谐波叠加法生成作用在输电塔上的风速时程,利用ANSYS软件,在0°、45°、60°、90°4种不同攻角风荷载作用下对输电塔的位移、支座反力以及主材内力进行计算.分析表明,不同风攻角对于输电塔的位移、支座反力及塔柱主材的轴力都会产生比较大的影响,其中,45°攻角对于长短腿猫头直线塔的位移影响最大,90°攻角对于输电塔支座反力与塔柱轴力影响最大.     

叶栅风洞试验段与收缩段间二维收缩型面曲线的选择

采用数值模拟方法研究沈阳航空航天大学高速叶栅风洞试验段流场,由于试验段上下壁板间的垂直高度是随着叶栅攻角的改变而变化的,这就造成了过渡段上下壁收缩曲线的不对称,这其中的气流流场是不均匀的,通过对CFD数值模拟计算结果的比较和分析,最终选择合适的过渡区上下壁面收缩曲线,使得叶栅试验段处得到均匀稳定的流场,达到预期的效果,...