多工况下某太阳能无人机翼肋拓扑优化

翼肋作为太阳能无人机主要承力结构,具有结构轻薄、分布密集的特点。因此,在满足结构强度的同时,尽可能降低翼肋质量,对提高无人机性能具有重要意义。文中基于ABAQUS软件,对某型号无人机机翼的不同工况分别进行气动分析,根据气动载荷分别对无人机翼肋进行拓扑优化,然后基于拓扑结果设计一种可以同时满足不同工况下受力的翼肋结构。最后对设计的翼肋结构进行有限元分析,并与传统翼肋结构比较。结果表明,与传统翼肋结构相比,新结构在满足结构强度的同时质量大幅减轻,为太阳能无人机翼肋结构设计者提供一定的参考。     

基于CFD的FSAE赛车尾翼设计及优化研究

针对FSAE赛车尾翼的设计,采用CFD数值分析的方法,对FSAE赛车的尾翼翼型、尾翼翼缝、尾翼端板形状和翼片数量与尾翼气动性能之间的关系进行了研究。对尾翼气动性能具有重要影响的翼型在不同弯度和不同弯度位置条件下进行了气动分析和对比,发现了翼型弯度和厚度对于其阻力和负升力的影响,确定了合适FSAE赛车尾翼的翼型;同时对尾翼的翼缝、端板形状和翼片数量等关键参数进行了研究,根据其压力云图、流线图的变化规律和匹配原则,确定了最佳方案。研究结果表明:尾翼的翼型弯度及最大弯度位置、尾翼翼缝、尾翼端板形状和翼片数量对于尾翼的气动性能具有重要影响。     

基于气动性能与刚度特性的风力机翼型优化设计

结合翼型泛函集成理论与叶片截面刚度矩阵数学计算模型,提出了风力机中等厚度翼型气动性能与结构刚度特性的一体化设计方法,实现了翼型气动性能与叶片截面刚度特性的同时提高。对考虑叶片截面铺层参数变化设计的WQ-B300翼型与DU97-W-300翼型进行了气动性能与结构刚度特性对比分析,结果表明:相比于DU97-W-300翼型,WQ-B300翼型的气动性能与叶片截面刚度性能均有显著提高,其挥舞刚度和摆振刚度分别提高了6.2%和8.4%,验证了该设计方法的可行性,给风力机中等厚度及大厚度翼型设计提供了一种思路。     

雷诺数对安装涡流发生器翼型气动性能的影响

为了研究雷诺数对安装涡流发生器翼型气动性能的影响,以NACA4418翼型为研究对象,通过风洞测压试验的方法,研究了安装涡流发生器翼型在从低到高不同雷诺数下气动性能变化规律和翼型表面绕流场特性,对比分析了涡流发生器参数对翼型气动性能的影响.结果表明:随着雷诺数的增大,涡流发生器增升减阻作用逐渐增强,抑制边界层分离的攻角范...     

襟翼相对长度对翼型流场结构影响

以NACA0018为基准翼型,采用Fluent数值模拟的方法,对比研究了襟翼相对长度和翼缝相对宽度对翼型流场结构及升、阻力特性的影响;文章分别选取了襟翼相对长度分别为0.2、0.3和0.4和翼缝相对为1.0%,分析襟翼相对长度对翼型气动性能的影响。数值结果表明:由于襟翼对翼型周围主涡发展和变化的影响,不仅改善了翼型的失速特性,同时也提高了翼型的气动性能。襟翼翼型的失速攻角在此次研究范围内均大于基准翼型,在攻角小于失速攻角时,襟翼翼型的升力系数均小于基准翼型,阻力系数均高于基准翼型,但升力系数的最大值均高于基准翼型;随着襟翼相对长度增大,翼型临界攻角逐渐减小;在攻角接近翼型失速攻角时,升力系数先增大后减小;襟翼长度相同时,随着翼缝相对宽度的增大,升力系数逐渐减小。     

FSAE赛车新型定风翼型气动性能的提升

赛车的空气动力学特性决定着赛车的设计优劣和性能,其中气动阻力系数和气动负升力系数是决定气动特性的两个关键系数。采用数值模拟方法对赛车的空气动力性能有重要影响的后定风翼进行了翼型、攻角、离地间隙等结构参数下的气动分析和对比,根据阻力系数和负升力系数的变化规律以及匹配原则,确定了最佳的定风翼方案。结果表明:曲率较大、翼身较厚的翼型会产生较大的升力,攻角45°为最佳攻角方案,离地间隙的最佳值为88 mm。     

关于对称翼型气动特性数值模拟的研究

针对NACA0012、NACA0015、NACA0018这3种翼型的绕流流动,建立二维湍流模型,利用Fluent软件对翼型不同来流攻角下的气动特性进行数值模拟计算。湍流模型采用SST k-ω模型处理,得出雷诺数在0.82×106时翼型的升阻系数、升阻比随来流攻角的变化关系,并与相对应的翼型试验数据对比,验证了数值模拟的可靠性。结果表明,NACA0018翼型与其他2种翼型相比,具有较高的升力系数、升阻比和更好的失速性能。     

翼身融合布局增压舱结构特性研究

与同量级常规布局飞机相比,翼身融合布局(BWB,Blended wing body)飞机具有结构重量轻、气动效率高、燃油消耗少等优势,被普遍认为是最有希望应用到下一代民机的新型气动布局。通过与常规布局飞机机身结构的比较,对BWB非圆柱形机身结构特性进行了分析研究,并在圆柱多舱段机身(MBF,Multi-bubble fuselage)的基础上进行了翼身融合布局增压舱的结构设计,提出了两种增压舱结构型式。结构分析表明球形增压舱是一种结构较为高效、空间利用率较高的结构型式,为BWB增压舱结构设计提供了重要参考。     

一种新型联翼飞机端板的设计

端板偏转角α是影响联翼布局气动特性的主要因素,为了降低偏转角对联翼布局气动性能的影响,对端板的偏转角度设计了试验方案。基于CFD计算对机翼模型进行数值仿真,分析不同偏转角α下的升阻比和俯仰力矩特性。试验结果表明:在外倾角和纵向夹角不变的情况下,偏转角α=8°时,联翼布局的升阻比高且静稳定性好。研究结果可以为联翼布局设计提供一定的参考。     

风力机翼型参数化表达及收敛特性

为了扩展出新的风力机翼型型线和建立便于优化统一的数学模型,基于儒可夫斯基保角变换理论和西奥道生法,提出一种通用的翼型形状参数化集成表达函数(形状函数),分析并推导生成翼型的控制条件方程,研究翼型设计空间覆盖特性情况。以FX66-S196-V1翼型为例,研究应用参数化集成方法生成的不同阶次拟合翼型的几何收敛特性和空气动力收敛特性,随着拟合阶次的增加,拟合翼型的几何坐标和气动性能结果向原翼型逐渐逼近,其11阶拟合翼型的气动特性能够很好的吻合原翼型。在相同工况下11阶拟合翼型升力特性、阻力特性结果与该翼型试验数据的误差很小,可以利用11阶拟合翼型代替原翼型进行风力机的设计和分析,并总结不同翼型参数化集成表达的最低拟合阶数。     

相对厚度对DU系列翼型气动性能的影响

针对翼型的相对厚度对翼型气动性能影响,以相对厚度分别为21%、25%、30%、35%的DU21、DU25、DU30、DU40四种翼型作为研究对象,采用网格划分软件Gambit对翼型流场划分网格,采用Fluent14.0对翼型进行气动性能分析,研究了相对厚度对翼型气动特性的影响规律。研究表明,翼型的气动性能受翼型相对厚度的影响较大,翼型最大升阻比随翼型的相对厚度增大而减小,翼型的最大升力系数及失速攻角随相对厚度的增大而增大。研究结果对后续的风力机叶片的设计和叶片优化具有一定的参考价值和指导意义。     

兆瓦级风力机翼型多目标优化设计和研究

随着风电发电技术的不断发展,对风力机的各项性能要求越来越高,气动噪声问题已成为风电行业研究的关键方向。以提高叶片的气动性能和降低噪声为设计目标,基于改进的Hicks-Henne型函数优化翼型结构方程,并结合多目标粒子群优化算法,对S8035翼型进行优化设计;利用Xfoil软件对优化后的翼型进行评估计算,并对其气动噪声和流动特性进行模拟仿真。分析结果表明优化后的叶片具有更好的气动特性和更低的噪声特性,验证了该设计方法的可行性。     

风力机翼型气动噪声优化设计研究

为获得高升阻比、低噪声水平的风力机翼型,将气动噪声引入到风力机专用翼型的设计中.为评价翼型气动噪声水平,对翼型自身噪声进行讨论和研究,应用NASA基于大量试验而得到的翼型自身噪声模型进行建模.采用型函数扰动法对翼型廓线进行表示,以翼型自身噪声水平作为优化目标,将气动特性作为性能约束,建立翼型的优化设计模型.设计过程中,采用XFOIL获取翼型边界层参数,及对翼型的气动性能进行评价.将流场求解程序和直接优化方法相结合,采用复合形法进行搜索寻优,用Matlab编制优化程序.以NACA4415作为原始翼型进行优化设计,得到一种具有高气动性能、低噪声水平的风力机专用翼型.     

影响风力发电机翼型气动性能的因素研究

翼型气动性能的优劣影响着风力发电机的发电效率,研究影响叶片翼型气动性能的因素具有重要意义。本文采用数值方法计算了文献中NACA0012翼型在Re=10^6时的气动性能参数并与试验值比较,验证了数值方法的正确性。通过对相对厚度、相对弯度、雷诺数等影响翼型气动特性的参数进行研究,结果表明:相对厚度小的翼型在小攻角范围可以获得更好的气动性能;当攻角大于失速角12°后,相对厚度大的翼型的气动性能更佳。在0°~20°攻角范围内,相对弯度和雷诺数越大,翼型的气动性能越好。     

前向离心风机采用串列叶片叶轮降噪的试验研究

针对T9-19No.4A前向离心风机,使用等距串列叶片叶轮和不等距串列叶片叶轮取代原叶轮进行降噪试验研究,并对使用不同叶轮时风机的气动性能和噪声特性进行了比较分析。试验结果表明:使用等距串列叶片叶轮能够使风机在保持气动性能基本不变的条件下,在风机高效点附近的工况范围内降低前向离心风机的气动噪声,而使用不等距串列叶片叶轮则使风机气动性能和噪声特性均变差,主要原因之一是由于叶轮叶片沿圆周不均匀分布导致叶轮流场沿周向分布不均匀。建议在进一步的改进研究中仍可考虑使用等距串列叶片叶轮而暂不考虑使用不等距串列叶片叶轮。     

风力机桨叶翼型的气动特性分析

为了探讨风力机翼型的气动特性，利用计算流体力学软件对风力机中常用的NACA63—215翼型进行了数值分析，得出了NACA63-215翼型的升力系数、阻力系数及升阻比随来流攻角的变化关系；并根据数值计算的结果分析了NACA63—215翼型的气动特性。     

风轮叶片翼型气动特性分析

应用CFD流体力学软件对风力机叶片常用翼型FFA-W3-211进行数值分析,得出了其升力系数、阻力系数、升阻比以及翼型表面压力随来流攻角变化关系,并依据计算结果对FFA-W3-211翼型的气动性能进行分析。     

小型垂直轴风力机翼型气动性能的数值模拟

风机翼型作为叶片外形设计的根本,对叶片的空气动力特性、质量以及整个风机捕获风能的能力有着重要的影响。利用FLUENT流体仿真软件对翼型进行数值模拟,使用RNG k-ε和SST k-ω湍流模型模拟得到翼型随攻角变化的升阻力系数曲线,并与试验数据进行对比,得出SST k-ω湍流模型更为准确。对风机叶片翼型进行气动数值模拟计算和分析,有助于深入了解翼型的气动性能,为风机翼型的气动特性研究提供理论基础。     

风轮叶片翼型气动特性分析水

应用CFD流体力学软件对风力机叶片常用翼型FFA-W3-211进行数值分析,得出了其升力系数、阻力系数、升阻比以及翼型表面压力随来流攻角变化关系,并依据计算结果对FFA-W3-211翼型的气动性能进行分析.     

可逆风机叶片的翼型研究

研究和发展了可逆风机叶片用的翼型——可逆翼型。根据可逆风机的特殊使用要求,分析研究了可逆翼型应该具有的外形要求和气动特性要求。本课题组发展了生成可逆翼型几何外形的计算程序,并采用本课题组的翼型气动性能的计算程序对生成的翼型进行了分析、评估。在此基础上,优选出两个可逆翼型－Ｒ１８和Ｒ４３Ｔ。对该两个翼型和一般的可逆翼型Ｒ３等进行了风洞实验研究,表明本文优选出的两个翼型的性能优于已有的一般翼型,本文提出的可逆翼型的设计方法是可行的。