翼身连接处几何参数优化匹配的流动机理仿真

飞机由各个部件组装成为一个整体,在各个连接部位彼此气流互相干扰,会导致干扰阻力增加,严重影响飞机大迎角下的气动性能,因此,优化连接部位几何参数匹配对减小干扰阻力及改善飞机大迎角流动具有重要的工程应用价值。以某一特定飞机的机翼-机身的连接部位着陆构型为研究对象,采用数值模拟的方法,从连接部位的前缘、展向中段及后段3个方面开展几何参数优化匹配。结果表明:合适的前缘相对厚度、前缘后掠角和前缘整流长度、展向中段整流长度及后段翼根型面曲率能够有效地改善连接部位的气流分离,减小了干扰阻力,改善了升力特性和升阻力特性。     

基于尾部减阻装置的厢式货车减阻效果研究

为了减少厢式货车的气动阻力,设计了矩形、椭圆形及三角形等3种尾部导流板。研究了尾部导流板安装倾角和尺寸对货车气动阻力的影响,获得了不同减阻方案的风阻系数、速度场、压力场及湍动能分布等流场特性。采用正交试验方法研究了尾部导流板形状、安装角度和导流板长度等3个影响因素对货车风阻系数的影响。在总结减阻机理的基础上设计了两种新型尾部减阻结构,并对其进行数值模拟。结果表明,尾部导流板可以改善尾部的流场结构,使尾部气流延迟分离,具有较好的减阻效果。新型减阻结构的尾部隔板可以将尾部旋涡破碎,减弱尾部涡流强度,使尾部压力增大,相对货车原始模型,其减阻率达到了9.29%。     

高速压力机组合机身优化设计

利用ANSYS软件对高速压力机组合机身进行优化设计。根据组合机身的特点建立了优化模型;利用灵敏度分析确定对目标函数和状态变量影响较大的设计变量,提高优化效率;提出7个优化方案并进行优化计算。优化设计后,改善了高速压力机机身的动态特性,减小了机身质量,达到预期效果。     

基于Fluent的均流孔板阻力特性数值模拟研究

均流孔板作为空气净化设备送风系统的气流均布元件,在增大腔体气流均匀性,提升设备净化效果方面具有明显优势。为了研究均流孔板结构及相关参数对其阻力特性的影响,基于流体力学理论,以空气为介质,在入口风速为0.5～8 m/s范围内,对开孔率为0.07～0.48、孔数为286～3185、相对厚度为0.17～0.75的均流孔板进行了阻力特性数值模拟分析。分析结果表明:开孔率对均流板的阻力特性影响显著,相对厚度次之,在高开孔率条件下入口风速对孔板阻力特性影响较小,并且开孔间距与开孔孔径对湍流强度有着重要影响。     

偏心蝶阀水力特性的数值模拟与分析

运用计算流体力学 (CFD)方法对一种偏心蝶阀的水力特性进行数值模拟计算 ,获得了流道内详细的三维流场参数分布以及蝶阀的压降、流量与水动力矩的水力特性曲线。从计算出的三维流场可以清楚地掌握影响阀门工作的重要因素 ,如各种开度下阀后的流动分离状态 ,以及蝶板上压力低于汽化点从而易发生气蚀的部位等 ,而水力特性曲线则可直接提供设计参数     

基于气固两相流场的袋式除尘器钢结构优化

除尘器内流场分布对除尘器的运行阻力、滤袋寿命以及除尘效率有较大的影响。采用计算流体动力学方法数值模拟袋式除尘器内部气固两相流场,用多孔跳跃介质边界模拟滤袋。为了改善箱体内部气流速度分布,提出在进气通道内加装不同角度导流板的改进方案,并对模拟结果进行分析比较。得出加装45°导流板后气流分布均匀性改善最好,气室综合流量不均幅值降低。研究结果为除尘器的结构优化设计提供理论依据。     

直流低速风洞扩散段整流装置组合设计

扩散段是风洞主要部段之一,在扩散段中添加整流装置对抑制流动分离、提高流场品质具有重要作用。针对直流吹气式低速风洞的扩散段,设计了由收缩锥、导流板、丝网等3个级段组成的整流装置;基于CFX软件建立扩散段的流场特性分析模型,采用RNG k-ε湍流模型并结合适当的边界条件分析了收缩锥、导流板、丝网及结构参数对流场品质的影响。研究表明单级整流装置的作用有限,三者组合使用与结构参数优化将大大改善扩散段出口流场品质。研究结果对实用低速风洞扩散段整流装置设计具有重要参考意义。     

无人机S弯进气道流动分离的数值模拟

S弯进气道由于较大的表面曲率容易导致边界层分离,降低了进气道的总压恢复,增加了气流的湍流脉动,导致了旋流畸变的发生。为优化进气道内的流动特性和改善畸变问题,采用计算流体力学方法,对S弯进气道内部流场进行了数值仿真,主要对S弯进气道内部流场总性能和流场发展细节进行了研究。数值计算结果反映出流场的基本物理现象、出口气体畸变和气流分离的发展,同时也说明了所采用的研究方法是可行的,并为S弯进气道内部气流分离控制奠定了理论基础。     

某太阳能无人机复合材料机身结构梁选型与优化

以某新型太阳能无人机作为研究对象,利用ABAQUS有限元软件,针对最大载荷工况对该型太阳能无人机的复合材料机身结构进行了有限元分析。首先利用有限元方法对所使用的蜂窝结构等效为正交各向异性层,并对其力学特性进行等效计算。然后分别针对管梁、箱型梁、工字梁三种形式机身主梁结构的静强度进行计算,并对结果加以对比,结合实际情况选择更为合理的主梁形式,计算该型梁的设计参数对强度的影响趋势,为该机身结构的深入设计与后续优化提供参考。     

民机地板以下结构参数变化对复合材料机身适坠性能的影响研究

为了确保乘员在可生存事故中存活,民机结构必须具备适坠特性。复合材料结构坠撞后的材料破坏形式与常规的金属材料破坏有所不同,复合材料民机的适坠性设计需要对地板以下结构参数变化对复合材料机身适坠特性的影响进行深入的评估。这里对某金属材料民机典型机身结构通过刚度等代设计得到复合材料机身简化模型,利用LS-DYNA3D建立了1/4缩比动力学仿真模型,利用该模型考察了行李舱支柱位置、角度、刚度及行李舱高度变化对复合材料机身适坠性能的影响。仿真结果表明地板以下结构参数变化对复合材料机身和金属机身坠撞响应的影响是不同的,考察的参数中行李舱支柱角度、刚度是影响坠撞响应的关键因素。     

一种新型汽车进气道被动式导流翼片

针对自然吸气式发动机,设计了一种新型被动式导流翼片。该翼片安装在节气门后端,用于改善进气道内气流的均匀性。仿真研究结果表明：对于自然吸气式发动机,安装了该翼片的节气门体在常用开度范围内,其后端流场以较小的流量损失换取了涡流比的大幅度提升,且流动更均匀。节气门性能实验和发动机外特性实验结果表明：节气门体后端流场在被动式导流翼片的作用下,基本没有流量损失,且燃烧室内燃烧更加充分、燃油利用率得到一定程度提高。仿真及实验结果表明：被动式导流翼片以低成本和高可靠性,使燃油利用率有一定提升。     

惯性粒子分离器流场特性的PIV试验研究

惯性粒子分离器因具有流动损失小、砂尘分离效果明显的特点而成为直升机发动机进气道的标准配置。论文采用PIV测速技术对惯性粒子分离器矩形截面模型进口、中心体驼峰区域、清除流(包括分叉区域)、主气流流场在高速进气状态下,进行分段测量,研究了该模型流道在设计型线下的流动特性;对比数值计算,显示出该流场的局部流动细节结构。进一步地验证了湍流模型数值计算方法可应用于惯性粒子分离器流道流场特性的研究。     

分离涡流场数值仿真的参数影响研究

分离涡流场普遍存在于工业现场,数值仿真和试验研究在分离涡研究中相辅相成。数值仿真控制方程存在多个参数,某些参数变化对仿真结果有很大影响。以二维后向台阶流场、圆管后向台阶流场和圆管楔形流场为例,借助粒子图像测速技术和数值仿真方法,对参数变化影响进行研究。使用切应力运输(Shear stress transport,SST)k-ω湍流模型对分离涡流场进行数值仿真,理论推导得到SST k-ω湍流模型参数a_1变化对三种具有分离涡的流场数值仿真结果的影响。研究结果认为参数a_1越大,回流区长度越小。通过数值仿真验证理论推导结论。并通过比较模型参数变化对数值仿真结果的影响,认为圆管楔形流场与二维后向台阶流场、圆管后向台阶流场具有相似流场特性。根据粒子图像测速技术观测结果,优化模型参数a_1的设置。     

基于高速气流的光伏板表面灰尘去除分析与试验

针对灰尘对光伏板发电效率的影响,基于灰尘颗粒与光伏板表面之间的相互作用力以及颗粒本身所受的重力和空气浮力的分析,建立了灰尘颗粒在光伏板表面的黏附模型。通过分析灰尘颗粒在流场中的受力,建立了气流作用下的灰尘脱离力学模型,确立了灰尘颗粒脱离所需的气流速度与灰尘颗粒的粒径、密度以及光伏板表面材料特性参数之间的关系。设计了基于超级风刀的除尘试验方案,对取样区域内的灰尘颗粒样本进行冲扫去除。试验结果验证了理论模型的正确性,并证明了超级风刀产生的高速气流具有较好的除尘效果,能够最大程度地避免损伤光伏板表面,减小清洁除尘能耗。     

迷宫密封三维流场动力学特性计算及研究

迷宫密封气动特性对转子动力学特性的作用明显。应用计算流体动力学技术建立迷宫密封模型,利用计算流体动力学软件Fluent中旋转流场计算方法,对迷宫密封流场进行数值计算,该方法可以将非稳定流场计算转变成稳定流场,从而降低密封流场的计算量。讨论流场参数对其动力学特性的影响。通过对流场计算结果分析发现,气流流速在跨音速时,迷宫密封气动力系数和泄漏量都有较大的变化。因此在工程设计和操作时,要考虑密封中气流流速对转子动力学特性的影响。     

客机机身剖面外形的优化设计

机身剖面外形设计是客机总体设计的一个重要方面。在分析机身剖面类型和设计流程的基础上,研究了客机机身剖面的参数化设计方法。根据客舱段的主要控制参数,利用优化方法对机身剖面外形参数进行优化设计,开发了快速生成最优客舱剖面外形的计算程序,为客舱设计提供了一个工具,应用这一设计工具进行客舱剖面外形设计,可以有效缩短设计时间。     

车用压缩机管道内部流场分析与优化设计

针对某电动客车的往复式压缩机组振动明显,本文就其中一段管路进行气流脉动研究,而孔板是抑制气流脉动最简单有效的方法,虽然在相关行业中已被广泛应用,但是目前孔板的各个设计所需参数还处于靠经验取值阶段.针对这种情况,根据计算流体动力学(CFD)方法建立了管道系统的流体力学模型,选择了合理的边界条件,通过数值模拟,分析了不同孔径比、孔板厚度、孔板位置对管道系统气流脉动的影响,并与无孔板的情况进行了比较,表明添加适当尺寸参数的孔板确实对管道系统的气流脉动具有良好的抑制效果.     

气流成网机流场三维仿真分析

研究气流成网机流场参数对剥离纤维气流速度的影响,提高成网的均匀性。纤维成网过程中常常因为流场参数设置不合理,导致产品均匀性差。为解决上述问题,提出用计算流体动力学软件FLUENT对气流成网机的空气流道仿真分析。建立流道三维模型,分析离心风机入口风速、轴流风机压力、挡风板与锡林间距、锡林嵌入流道距离分别对剥离纤维气流速度的影响。四参数三水平正交试验,用部分实验代替全面试验,得到流场参数最佳组合。试验结果对实际生产中气流成网机参数设置具有一定参考价值,能有效提高成网产品的均匀性。     

基于非光滑表面与涡流干扰的车身气动减阻方法

探讨了将表面非光滑形态结构减阻思想与流场主动控制相结合的车身气动减阻方法。将凹坑型非光滑表面布置在MIRA直背式模型的尾部,并在非光滑形态模型的基础上,在凹坑阵中加装喷射速度可变的涡流发生器来控制模型的尾部气流,改善尾涡结构。通过对光滑、非光滑、非光滑加涡流喷射三种模型的三维流场数值模拟,得到不同尾部形态模型的气流速度、压力以及湍动能等参数,对比不同风速下不同模型气动阻力系数的差异以及不同喷射速度下的减阻效果,分析模型尾部流场参数的变化,阐述了非光滑形态车身气动减阻机理以及涡流喷射扰动效应。研究结果表明：通过对非光滑形态被动减阻与涡流喷射主动减阻的优化组合,能有效地减少不同风速下直背式MIRA模型的气动阻力。     

带导流板的一体化风机气动性能分析

为了探究风轮结构参数对带导流板的一体化风机的气动性能影响规律,采用3D瞬态RNG k-ε湍流模型和滑移网格模拟风轮不同工况下,重叠比、叶片弯度以及导流板长度和安装角度对转矩系数和风能利用率的影响,分析了风轮内部流场变化,选取了最优参数进行综合仿真分析并进行了实验验证。结果表明:在重叠比为0.1,弯度为0.35时风机风能利用率达19%,比sandia实验室的风机提高3.5%;导流板有助于改善风轮内部流场,提高风机风能利用率。