可逆风机用翼型气动特性分析与实验研究

可逆翼型气动性能的优劣对可逆风机性能好坏起着至关重要的作用。选取了形式不同的三种翼型,即对称翼型、S型翼型和常规非对称翼型,利用X-foil软件对上述三种翼型的气动性能进行数值计算。结果显示,在较大的攻角范围内,常规非对称翼型的升力特性和升阻比特性都明显优于另外两种翼型。为了比较三种翼型在可逆风机中的应用效果,通过调整设计参数使采用三种翼型设计的叶片具有相同的弦长和扭曲变化规律,然后在标准风管式出气试验台上进行了空气动力性能实验。研究表明:在选取的三种翼型中,采用对称翼型设计的可逆风机叶轮最为理想,其额定工况点的实验性能满足设计要求,且具有良好的反风性能,同时正、反风工况下都有较宽的高效工作范围。     

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。     

可逆地铁风机气动设计研究

对于可逆地铁风机的气动设计,给出了常规的直叶片和弯掠组合叶片2种设计方案.采用FLUENT软件分别对2种设计方案进行了数值模拟分析计算.同时制造2种设计方案的样机各一台,进行了风机性能测试.通过数值模拟结果与试验结果的对比分析,比较了2种设计方案的先进性.     

完全可逆地铁风机的三维优化设计

采用试验设计、流场结构分析和叶片造型调整相结合的方法,对完全可逆地铁风机进行三维优化设计。结果表明在不改变风机外径、转速和叶尖间隙的情况下,风机的性能得到大幅改善。设计工况下,风机正转全压效率达到82.3%,比初始设计提高9.1%;风机反转全压效率达到79.1%,比初始设计提高3.3%;风机的内部流场合理,没有明显的分离和回流;风机出口低压区得到明显改善。风机的性能曲线比较平滑,变工况性能好;经性能试验验证,优化设计后的风机各项指标均达到了设计要求。     

换向式地铁可逆风机的研究

本文提出地铁风机反风的新方法,其创新点在于完全改变了风机反风的传统方法,将提高风机效率以研究叶片为主改变为研究风机的外部结构,以普通高效风外机加旋转、离合装置和单片机控制完成风机的反风工作过程,使风机在正、反风工作时达到同样的效率.应用三维设计软件Solidworks设计虚拟样机,满足预期功能.     

轴流通风机翼型的优化设计研究

将二维N-S方程流场分析程序和序列二次规划结合起来，发展了一种轴流通风机翼型设计方法，用以提高翼型的气动性能，达到节能目的。由N-S方程计算得到的升力、阻力等气动参数构成目标函数，数值优化程序对其进行最优化。设计实例表明，本文发展的方法设计质量高，所需机时少，易于实施，有较大的工程应用价值。     

利用Clark Y构造非对称翼型风机的正向通风性能对比

针对双向通风的工程应用,基于Clark Y标准翼型设计了4种S型非对称翼型并应用至单级可逆轴流风机,通过数值模拟计算及性能试验分析,对比研究了采用不同S翼型的可逆风机仅在正向通风情况下的气动性能。数值模拟结果表明:随着前缘厚度增加,风机进口截面的和叶顶间隙的湍流动能会有所下降,减少了流动损失,而增加尾缘最大厚度会降低叶轮出口流通性能。因此,反映到风机的性能上,在满足逆向通风的流量和静压前提下,增加前缘最大厚度同时减少尾缘最大厚度,风机正向通风时效率及全压会随之发生下降。综合比较而言,本文所研究的运用在正向吹风工况中的4类可逆风机,其中F4性能较优,而F10性能相对最差。     

不同叶片翼型可逆转地铁轴流通风机的数值模拟

采用CFD和CAA方法对可逆转轴流风机进行三维流场和声场数值模拟,分析了3种叶片翼型对风机性能和噪声的影响,根据数值模拟结果及分析得出结论.     

完全可逆地铁轴流通风机气动设计综述

在广泛查阅国内外资料的基础上,从气动设计角度出发,对地铁风机的气动设计要求、完全可逆风机专用翼型、可逆风机流型的优化设计以及目前在可逆轴流通风机设计上新进展进行了较全面的分析和总结,对可逆轴流通风机下一步的研究问题提出了一些建议。     

先进翼型与先进翼型风机的设计与实验研究

为了改进和提高轴流风机的性能,用计算流体力学（ＣＦＤ）方法设计了系列风机用翼型,并对其中部分翼型和风机行业原来采用的翼型ＣＬＡＲＫ－Ｙ和ＡＲＦ－６Ｅ在风洞中以及用于风机后在风机试验台上进行了对比试验。试验结果表明,新设计的翼型,气动性能高于原有的冀型,采于新翼型的风机,效率和噪声性能高于原有翼型的风机。     

高效可逆风机的全三维正交优化设计

选择适合低风速的NACA63系列翼型,通过一定的成型方法,构造出完全对称的S型叶片.以三维雷诺平均Navier-Stokes方程为基础,应用正交优化方法,对S型叶片的叶型安装角沿径向的分布规律进行了正交优化设计.在满足风量、风压要求及叶片数较少、弦长较小的前提下,获得了最高的流动效率,取得了良好的设计效果.     

地铁风机反风方法及装置

分析了地铁风机的工作特点及传统反风技术的缺陷,结合地铁风机的结构特征提出了从结构设计入手解决反风问题的方法,并给出了相应的结构方案,从而使得地铁风机在正、反风时都可在最佳效率状态下工作,节能效果显著;该装置操作简便,结构紧凑、合理,占地面积小,特别适用于城市地铁建设,也适用于矿井等需要反风的场合.     

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。     

可逆翼型的应用现状与设计技术研究进展

可逆翼型是叶轮机械实现正反向可靠运行的主要途径,已经成为可逆式叶轮机械领域的重要研究课题之一。结合近年来有关可逆翼型的研究报道,详细综述了国内外可逆翼型设计技术及其在叶轮机械领域应用的研究进展。首先,介绍了可逆翼型在通风领域、水力机械领域和航空领域的应用,并指出目前基于可逆翼型设计的可逆式叶轮机械性能相对于常规单向叶轮机械还有较大差距,制约着可逆式叶轮机械的进一步推广应用。然后,分析了可逆翼型的设计方法,无论是S型可逆翼型还是完全对称翼型,其设计方法基本是一致的,主要有单独设计S型中弧线并叠加厚度分布、利用现有翼型对称或非对称拼接等。其次,详细介绍了不同的翼型参数化方法,并对其优缺点进行了总结分析,指出翼型参数化方法是翼型设计与分析的基础,合理选择参数化方法有助于设计出高性能的翼型。最后,对可逆翼型设计及应用技术在今后的发展方向进行了展望。     

基于NACA翼型参数化方法的气动优化设计

采用NACA四位数翼型的中弧线结合厚度分布的参数化表达式获得翼型的设计参数,结合经过标准算例验证的基于SST-kw湍流模型的RANS（雷诺平均N-S方程）计算方法,实现对于翼型的黏性流场分析。采用拉丁超立方法确定DOE（实验设计）中的样本空间,依据约束条件筛选可行解集,使用响应面作为代理模型,采用NLPQL（非线性序列二次规划法）求解代理模型中的最优解,对最优解所在设计点进行单独验证,以此构成翼型的气动优化设计框架。在该框架下针对翼型的特定亚音速工况,开展减阻的优化设计,以翼型最大相对厚度、最大相对弯度以及最大弯度位置作为设计变量,阻力系数作为优化目标函数,并以升力和厚度限制作为气动和几何的约束条件。翼型在设计工况下的阻力系数优化结果与其他文献中的CST（类/形函数转换）参数化方法相比,设计变量更少且优化结果相当,表明该优化设计框架相对高效,具有实用价值。     

多模块协同仿真的翼型优化设计研究

基于粒子群算法的研究基础,提出了基于粒子群算法的多模块协同的翼型优化设计方法。在高速风力机中被广泛应用的航空翼型在某些方面存在一定的不适应性。针对此问题,建立了基于多软件协同仿真且以翼型的升阻比为目标的自动化优化设计方法,并运用该方法对风力机中常用的NACA4412翼型进行优化设计。设计结果表明,用该方法优化后的翼型在气动性能方面有较大提高。     

空间站用离心风机降噪技术研究与验证

空间站需长期驻人,安静的环境对航天员的健康和安全尤为重要。因此有必要对离心风机的降噪技术开展研究。通过对离心风机气动噪声的产生及传播机理的研究,明确了离心风机的主要气动噪声源在蜗壳上。基于上述理论,针对空间站内某型号风机进行降噪设计,在其蜗壳内壁增加穿孔板和消音棉,并在进风口增加消声器,最终经过试验验证了风机噪声满足舱内稳态噪声医学要求。     

一种理想风机叶片翼型的设计方法

对理想风机的气动参数进行了设计。通过绘制升阻比曲线和升力系数曲线,对该翼型的弦长、攻角和风轮半径等进行了计算。同时应用Matlab与Profili软件分析翼型在不同攻角下的叶背和叶盆曲线上的升力和阻力的变化情况,并通过Profili软件的翼型受力分析功能,对设计出的翼型进行对比分析,验证了设计的准确性。     

风力机专用翼型综合优化设计方法

为了得到拥有优良气动特性且低噪声水平的风力机专用翼型的轮廓线,提出了翼型多工况点多目标综合优化设计方法。该方法应用Bezier曲线对翼型的轮廓线进行参数化表达,并推导出由翼型离散数据点反求Bezier曲线控制点的一般方程。基于翼型噪声预测半经验模型,采用XFOIL计算翼型的气动性能,结合遗传优化算法得到优化翼型。以美国NREL风力机翼型S834为初始翼型,对多工况多目标权重分配方案进行综合设计。研究表明,相对于初始翼型,优化翼型在主攻角范围具有更好的气动性能和声学性能。     

非对称可逆轴流风机S型翼型的设计与性能研究

S型叶片是可逆风机中较理想的叶片型式.在前人研究的基础上,本文采用NACA系列叶片作为原始翼型,设计出多种新型不对称双头双机翼S型翼型.分析这几种可逆式轴流风机翼型的数值模拟结果,比较流场分布规律,寻找到一种适合于设计工况下正、反双向吹风的地铁用可逆式轴流风机翼型.