直升机复合材料国产化桨叶剖面特性的分析

由于国产复合材料性能较进口复合材料有较大变化,根据替代前后桨叶的动力学特性基本不变的原则对原桨叶结构进行了调整。采用薄壁梁横截面剪流相等的原理推导了桨叶扭转刚度的计算公式,基于挥舞刚度、摆振刚度、质量分布的定义得到了迭代公式。对某直升机替代前后桨叶的剖面特性进行了计算。结果表明:替代前后桨叶的扭转刚度、挥舞刚度、摆振刚度及单位长度质量分布完全一致,说明替代前后桨叶的剖面特性有很好的一致性。     

基于CFD的调距桨调距过程桨叶水动力性能研究

为了给调距机构的设计提供参考依据,该文采用数值方法对调距过程桨叶的水动力性能进行了研究.比较了调距桨调距过程与定螺距流场数值模拟方法的差异,运用计算流体力学中的动网格技术数值模拟了调距桨调距过程的流场.为了满足动网格的要求和保证网格更新过程中桨叶附近高的网格质量,对计算区域作了特殊处理.进行调距过程数值计算之前,用敞水试验数据验证了3种定螺距情况下数值计算结果.调距过程数值计算通过自定义函数控制桨叶的运动规律.计算结果表明,正常调距过程桨叶水动力性能与定螺距情况相差较小,该结论与理论分析结果一致.     

基于CFD的龙舟训练器关键技术研究

以风阻式龙舟训练器为研究对象，分析划桨过程受力变化特点和相关风阻训练器工作原理。首先对划桨过程中桨叶入水进行受力分析和相关阻力计算，并利用CFD技术验证计算结果，得出计算结果与仿真结果基本相符的结论；然后针对龙舟项目的特点，通过与传统龙舟训练方式的对比，力求水上运动的模拟程度最大化，利用风阻模拟桨叶在水中受力状态，以达到真正模拟划船训练动作和效果的目的。     

基于全景视觉技术的旋翼共锥度测量系统的设计及实现

在深入分析以往旋翼桨叶共锥度测量手段的基础上,提出了一种基于全景视觉技术的旋翼共锥度测量的新方法。由全景图像球面还原算法原理,推导出了一组用于计算桨叶锥度差的逆投影公式。利用同步电路控制摄像机拍摄实现了对目标桨叶的实时提取,并对全景图像的解算方法进行了相应研究。应用脉冲耦合神经网络(PCNN)对全景图像进行初次分割,重点介绍了在此基础上结合区域标记法对桨叶图像进行特征提取的过程并取得了很好的识别率。实验结果表明,该测量方法对于桨叶锥度差的计算具有较高的精度,可以应用于未来的实际生产过程。     

一种非定常动量源法及在旋翼悬停模拟中的应用

对于含有多个旋转动力单元的流场的求解,其模拟的高效与准确性是研究相关气动布局的关键。而采用动力单元真实模型进行数值模拟的方法,均面临求解效率不高的问题。因此,以旋翼悬停状态为例,首先以薄体网格圆盘代替真实桨叶,建立了高效求解的定常动量源法。接着,在定常动量源法基础上采用扇形网格区域代替真实桨叶,并以该网格区域随时间的变化模拟桨叶旋转,建立了能够模拟桨尖涡生成和发展的非定常动量源法。结果表明,以准确桨叶力分布作为输入的动量源法能够得到较为准确的旋翼尾流,验证了桨叶几何模型对尾流的影响主要体现在桨叶力分布之上;而所建非定常动量源法对桨尖涡的模拟取得了较好的结果,且计算网格量及计算时间只有真实模型非定常模拟的1/8左右,具有更高的求解效率。     

基于FLUENT的潜水搅拌器数值模拟

以潜水搅拌器桨叶为研究对象,探讨其参数对搅拌效果的影响规律。以CFD软件为计算平台,采用标准k-ε方程,建立潜水搅拌器桨叶区的二维几何模型,运用多重参考系法(MRF)对区域进行划分,模拟不同桨叶直径、桨叶转速及桨叶数的潜水搅拌器内部流场。研究表明:搅拌桨直径、转速以及片数的增加均有利于流体均匀混合,搅拌效果更好。     

组合型叶片结构的制作工艺及性能分析

介绍了一种组合型叶片结构──组合型螺旋桨的制作工艺，并对该型螺旋桨进行了流体力学性能分析．在强度计算方法的基础上，提出了桨叶厚度估算法，并结合实船算例和使用情况作了说明．     

一种新型的螺旋桨滑流激励盘模型的研究方法

根据完整桨叶模型数值计算结果结合动量理论发展出一种新的激励盘模型完成对螺旋桨滑流的数值模拟。使用完整桨叶模型模拟螺旋桨滑流真实流场,计算出螺旋桨滑流流场的各个流动参数。由完整桨叶模型计算结果得出桨盘前后不同位置压差,拟合出满足条件的桨盘压差曲线。将所得压差曲线用于激励盘模型中,完成激励盘模型对螺旋桨滑流流场流动特征的数值模拟方法的研究。计算结果表明,文中所建立的激励盘模型能够模拟出螺旋桨滑流的主要流场特征。     

基于参数化模型的船用螺旋桨的数控加工

为实现螺旋桨的参数化设计及数控加工,根据螺旋桨桨叶的几何结构和成型原理建立桨叶曲面的参数化数学方程;分析螺旋桨的加工工艺,基于桨叶参数化数学方程计算五轴加工螺旋桨的刀位点和刀轴矢量,并通过后置处理将刀位信息转化为机床运动,得到数控加工程序,在Vericut中进行螺旋桨数控加工仿真。结果表明:基于参数化方程的设计方法提高了桨叶曲面的设计效率和准确性;加工仿真结果验证了刀具路径和数控程序的可行性,满足螺旋桨的加工要求;基于桨叶参数化数学模型可以自动生成数控程序,提高螺旋桨的数控编程效率和加工精度。     

搅拌器内部二维流场数值模拟

采用FLUENT软件对搅拌器内部流动情况进行了二维数值模拟,研究了不同桨叶直径、桨叶转速和桨叶数对搅拌器内部流场的影响.结果显示:在同一工况下,桨叶直径为600 mm的搅拌效果比桨叶直径为400 mm和500 mm的搅拌效果好;桨叶转速为6rad/s的搅拌效果比桨叶转速为2rad/s和4rad/s转速效果好;八叶桨式搅拌器的搅拌效果较四叶桨式搅拌器和六叶桨式搅拌器稍好.模拟证实搅拌器桨叶直径、桨叶转速和桨叶数的增加有利于搅拌的混合均匀,但桨叶直径和桨叶数的增加使得搅拌器桨叶加工复杂,生产成本提高;桨叶转速也受制于搅拌器和搅拌轴的结构尺寸,不能无限增大.所以需要综合考虑各种因素的影响,才能选出最合适最经济的桨叶直径、转速和桨叶数.     

基于Adams的MW级风力发电机组动力学建模

为了实现MW级风电发电机组仿真,根据其结构特征和各个运动机构的传动链关系,实现了将Solid-works中的三维几何模型转换为Adams中的动力学模型。在该模型中,根据偏航系统、齿轮箱和变桨系统的运动传递关系,施加了运动约束条件,在桨叶或轮毂上施加了风力产生的作用力矩,在转子制动器和偏航制动器上施加了制动力矩,在发电机上施加了负载。通过定义输入和输出参数,建立了Adams动力学模型与其他控制软件的接口,实现了风力发电机组由启动到稳定运行的全过程仿真,表明建立的仿真模型和方法是正确的、可行的。     

一种新型叶片涡轮分级机流场的数值模拟

建立了一种带后弯导板的新型叶片形状涡轮分级机内腔叶片之间气-固两相湍流的双流体理论模型,并利用通用的流体力学计算软件进行了数值模拟。结果表明:该涡轮分级机在正常工作状态时,内腔流场遵循强湍流流动规律;当采用带后弯导板的叶片形状时,混合气流通过两叶片间流场会产生一种正方向的涡流,它可以抵消使用直叶片时由于涡轮高速旋转而不能克服的附加反方向涡旋,从而使流场更加稳定,容易形成整流,提高涡轮分级机的分级效率和分级精度。     

基于单叶顶传感器非接触在线测量叶片振动间断相位法的研究

提出了基于单叶顶传感器非接触在线测量汽轮机叶片振动状态的间断相位法。该方法通过测量叶顶到达安装于机壳上的传感器处的时间获得叶片的振动位移,根据多次测量得到的振动位移序列求得叶片的振幅,再通过对叶片振动位移序列的离散傅立叶变换求得叶片的振动频率。理论模拟及实验结果表明,该方法可以较准确获得叶片的振幅和频率,用于叶片振动非接触在线测量是可行的。     

超声刀切割系统的模态分析

采用有限元方法分析了超声切割刀片与变幅杆的匹配规律,探讨了切割刀片几何尺寸的变化对变幅杆与切割刀片组合体固有频率的影响,分析结果表明：随着切割刀片长度的增加,变幅杆与切割刀片组合体的固有频率下降,而振幅放大倍数呈增大趋势;切割刀片宽度增加,固有频率下降;切割刀片的材料性质对整体谐振频率有很大影响,验证实验表明,有限元分析结果与实验结果基本一致。     

离心泵叶片的三维造型及优化

利用NURBS方法对离心泵叶片进行建模,建立了离心泵叶片的空间样条曲线,并应用类流线方法对叶片进行优化,使叶片在保持原有形状的基础上更为光滑。结果表明,利用该方法建立的模型,可以真实完整地反映叶片的形状,优化后的叶片表面的褶皱和凹凸消失,为叶片的性能分析、数控加工等工作提供了方便。     

叶片共振频率测试仪在叶轮维修中的应用探讨

APU负载压气机叶轮叶片的共振频率是维修叶轮过程中需要控制的一项指标。在分析了APU组成结构、主要作用及受力分析的基础上，对叶片的损坏情况进行了讨论，提出了将叶片共振频率测试仪与二极模糊综合评判的数学方法相结合，对叶轮的状态进行综合评价的新颖实用的方法，这将对APU维修水平的发展起到积极的促进作用。     

基于脉冲激励响应的风力机叶片结构阻尼计算

针对大型风力机叶片气弹振动问题,提出一种基于脉冲响应的大型风力机柔性叶片结构阻尼有效分析方法.采用一种5自由度的超级单元,将柔性叶片离散成由若干超级单元构成的多体系统,基于计算多体系统动力学中的R-W方法建立了叶片的动力响应模型.以美国可再生能源实验室(NREL)发布的5 MW近海风力机叶片为研究对象,通过分析叶片在脉冲激励下的动力学响应得到其传递函数,由半功率带宽法计算叶片在静止和运转工况下的挥舞与摆振结构阻尼,从而为确定叶片气弹稳定性的边界提供依据.该研究对于指导叶片结构与气动外形设计、帮助确定其气弹稳定性边界具有重要意义.     

基于特征的汽轮机叶片参数化设计软件

为了给叶片专用加工软件提供可用的叶片基础模型,开发了基于特征的叶片参数化设计软件.针对汽轮机叶片的结构特点,将叶片分为叶根、根面、叶冠、冠面和叶身5个特征,而叶身又可以分成背弧曲面、进汽边圆弧曲面、内弧曲面和出汽边圆弧曲面4个特征.软件可根据用户输入的叶片参数,对各个特征分别造型,生成可用于开发叶片专用加工软件的叶片三维模型.仿真结果表明:用该方法生成的叶片模型,可分别对叶身的不同部分赋以不同的切削速度和进给量,从而避免过切.基于特征的叶片参数化模型可为叶片加工提供实用的基础模型.     

Nonlinear Pre-deformation Method for Compressor Rotor Blade

压气机转子叶片非线性预变形方法

王永亮,李世豪,郑龙凯,康达

（大连海事大学 船舶与海洋工程学院,大连 116026）

中文说明：

本文综合考虑气动力和离心力对叶片变形的作用,基于载荷增量法,对Stage 37的转子叶片进行了预变形设计。在此基础上,考虑叶片变形过程中的载荷及刚度非线性,对预变形叶片在非设计工况下进行叶型重构,分析了非设计工况下不同叶片构型气动性能及结构参数的变化规律。本方法可为压气机非设计工况气动和气动弹性的强迫响应、颤振等问题的分析提供准确的叶片构型,有助于提高高负荷压气机气动及强度特性分析和检验的精度。

关键词：压气机叶片;预变形;叶型重构;流固耦合;叶片变形

子电池;比容量;液氮