海流能水轮机翼型数值模拟

海流是利用海流能发电的源泉。海流能水轮机翼型数值模拟的程序是首先用数值模拟海流流动,通过GAMBIT软件构建翼型绕流网格,然后运用FLUENT软件进行后处理。本文针对不同类型的翼型,以及同种翼型不同的弯度和不同的厚度,分别计算得到在模拟海流环境下不同攻角的升阻比等数据,并用Origin作图,比较获得所需要的翼型。     

涡激振动发电装置及其关键技术

利用海流能和河流能进行发电的装置属于可再生能源装置,是目前国内外热门研究内容之一。水轮机作为海流能发电的主要装置,只有达到一定流速时才能启动,对于海流还是河流,在流速较低的流域,发电装置都很难将低流速水动能转换为电能加以利用。而利用涡激振动获能原理进行发电则是一种适于在较低流速环境下的低成本海流能发电方式。本文主要总结了涡激振动发电装置的发展现状及其关键技术,供涡激振动发电装置研究者参考。     

叶片后缘加厚对轴流风机性能的影响

为解决NACA65系列翼型叶片后缘轮廓线内切圆半径收敛至0引起的铸造工艺问题,采用三次多项式函数生成叶片后缘厚度函数,精确调整叶片后缘末端厚度.基于Ansys软件对不同叶片后缘厚度的风机进行流体仿真,并分析其气动性能与静力结构特性.结果表明叶片后缘增厚使得叶片附面层分离损失增加,尾迹与叶栅主流区的掺混损失增大.叶片载荷...     

几何特性对风力机翼型粗糙度敏感性的影响

基于正交试验的方法,采用XFOIL软件研究最大相对厚度、最大相对弯度以及尾缘厚度对翼型前缘粗糙度敏感性的影响,推导评价翼型粗糙度敏感性的指标,并讨论翼型表面不同区域加密面元节点对XFOIL软件计算结果的影响。研究表明,在翼型上表面正压力梯度区域加密面元节点会对XFOIL软件的计算结果产生明显的影响,而在其它区域增加面元节点个数会增加计算的收敛速度,但对计算结果没有明显的影响。通过极差和方差分析发现,翼型前缘粗糙会导致翼型多方面的气动性能参数变坏,翼型的最大相对厚度会对所有的敏感性指标产生显著性影响,而最大相对弯度和尾缘厚度仅对其中一些指标产生明显的影响,且增大翼型的尾缘厚度有利于降低由于前缘粗糙引起的升力系数和升阻比的下降。     

前缘凹坑及涡流发生器对风力机翼型气动性能影响

通过风洞试验，对相对厚度为21%的风力机翼型及前缘凹坑进行研究。前缘凹坑损伤是采用三维软件进行建模，并利用3D打印技术对模型进行加工的。本次风洞试验考虑了光滑模型、前缘凹坑模型以及增加涡流发生器(VG)后翼型的气动性能。通过对升力系数及压力系数的分析进行流态判读，并采用荧光丝线方式进行流动显示，揭示了翼型失速过程。同时，测试结果表明，前缘凹坑会降低翼型的升力系数，增加翼型的阻力系数。而在前缘带凹坑的翼型上安装VG后，可以改善前缘凹坑翼型的气动性能。     

四参数变弯度翼型的气动特性分析与优化设计

针对NACA 0012翼型,在马赫数为0.176的来流条件下,首先利用数值模拟研究了翼型前缘下弯角度、前缘偏转位置、后缘下弯角度和后缘偏转位置等因素对翼型气动性能的影响规律;其次,以升阻比为目标,上述4个因素为设计变量,利用神经网络建立升阻比与4个设计变量间的预测模型;然后,充分考虑优化精度和神经网络训练数据库的计算量,构造了一种翼型优化过程与神经网络预测耦合的迭代优化策略,基于该优化策略得到最优变弯度翼型构型。对比优化翼型和原始翼型,升阻比提高约22%,较大程度改善了翼型的气动特性;并且通过远场噪声分析,发现优化翼型表现出了较好的声学性能,在1 000 Hz附近单音噪声最大可降低12 dB。     

Gurney襟翼在风扇叶片上的应用

Gurney襟翼是指在翼型后缘的下表面垂直弦线，高度很小，厚度也很小的片状增升装置，在一定的条件下，Gurney襟翼可以明显增大翼型的升力系数和升阴比。实验表明，Gurney襟翼应用于小雷诺数的风扇叶片时，可明显提高风扇叶片产生的推力，从而提高风扇的风量。     

波浪结构对圆柱-翼型湍流干涉噪声的影响研究

为探究波浪翼型的降噪效果,采用大涡模拟（LES）和边界元法（BEM）相结合的混合方法对3种不同波浪翼型进行模拟,并通过试验验证了仿真模型的可行性,进一步分析了3种不同波浪翼型（表面波浪Wavy airfoil-A、前缘波浪Wavy airfoil-B和前缘+表面波浪Wavy airfoil-C）对圆柱-翼型湍流干涉噪声的影响。研究结果表明：3种模型都能在一定程度上降低翼型湍流干涉噪声,其中Wavy airfoil-C模型降噪效果最好,降噪频率范围最广,其垂直流向方向总声压级降噪量可达6.7 dB;Wavy airfoil-C模型不仅能有效地降低翼型表面压力脉动、各截面上的湍流强度、升阻力系数波动、功率谱密度,还能利用其前缘波浪结构有效地减少前缘主声源区域的面积,且能利用其表面波浪结构的导流作用降低翼型后缘的声源振动幅值。     

两栖机器人海流发电涡轮结构优化设计

设计了一种新型海流发电涡轮结构,对其发电性能进行了分析研究.选取某经典系列翼型进行动力特性的分析,选择其中升阻比较高的翼型,通过Wilson优化设计理论生成叶片模型.通过对轮周截面形状的优化,有效降低了卡门涡街效应对整体涡轮结构的影响.仿真结果表明,该新型海流发电涡轮结构具有较高的捕能效率,为解决水陆两栖机器人的续航问题提供了新的可行性方案.     

两栖机器人海流发电涡轮结构优化设计

设计了一种新型海流发电涡轮结构,对其发电性能进行了分析研究.选取某经典系列翼型进行动力特性的分析,选择其中升阻比较高的翼型,通过Wilson优化设计理论生成叶片模型.通过对轮周截面形状的优化,有效降低了卡门涡街效应对整体涡轮结构的影响.仿真结果表明,该新型海流发电涡轮结构具有较高的捕能效率,为解决水陆两栖机器人的续航问题提供了新的可行性方案.     

基于参数化技术的海流能水轮机三维设计

基于参数化CAD设计技术对海流能发电装置叶片结构进行了三维设计,将Wilson设计方法与MATLAB编程相结合,得到了相应的叶素弦长和扭转角。综合考虑加工和叶片翼型过渡等因素,对叶片参数进行了结构优化,并通过EXCEL软件转换成三维参数化坐标导入到Pro/E软件中,由此生成水轮机的叶片模型。     

叶片表面粗糙条件下钝尾缘翼型优化设计

利用粒子群算法结合XFOIL软件,进行了钝尾缘翼型型线优化设计。平移优化后,在翼型吸力面距前缘0.1c(c为弦长)处添加一高0.015c、宽0.04c的凸台,得到表面粗糙钝尾缘改型,并数值研究其升阻力系数、升阻比、压力系数和流场特性。结果表明：粗糙S812翼型钝尾缘优化后,尾缘厚度为0.039 8c,尾缘厚度在上下翼面的分配比为1∶13.16;升力系数在计算攻角范围内显著增大,升阻比在17.2°攻角之前显著增大,最大升阻比增大明显;钝尾缘处的漩涡对吸力面的气流造成下洗作用。     

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。     

一种弱海流叶轮发电储电系统研究

提出了一种基于弱海流的小型叶轮发电储电系统,通过整流电路将输入的交流电转换为稳定的直流电并储存在蓄电池中,并完成对电压、电流的监控。研究成果可作为多种海流能发电装置的后置电能储存处理模块,可以用于对海洋探测设备等进行有效续能。     

翼型型线的参数表达式探讨

为便于对翼型进行反向设计和数字化设计,研究了用解析函数的参数表达式生成翼型型线或逼近已有翼型型线的数学方法。对儒科夫斯基翼型型线函数进行泰勒级数展开并略去3阶以上小量,获得了由中弧线-厚度函数组成的翼型函数,经过扩展定义,得到翼型的一般表达式,分析了式中常数取值对翼型形状的影响,给出了若干示例。研究表明,中弧线-厚度函数表示的参数表达式结构简单且几何意义明确,适合表达翼型形状;可通过增加厚度函数项的方式得到后缘光滑翼型;一些简单翼型可用一个单闭参数公式表达,复杂翼型可用上、下型线公式分别表达;按规律对翼型函数中的常数赋值,可以方便地生成预期形状的翼型图像,或逼近已有翼型形状。     

水泵部分轴流泵叶片 CAD 及样条问题研讨

轴流泵水力模型叶片设计步骤一般为:1.根据设计参数进行水力计算,在此基础上选择翼型;2.将翼型的型值点点集按不同的圆柱半径比例变换成相应尺寸的点集;3.将坐标原点由叶片前缘端部平移到选定的叶片转轴中心处;4.按叶片装置角大小将这个点集回绕坐标原点进行旋转变换; 5.将旋转变换后的点集依次连接成光滑的曲线,由工作面曲线和背面曲线共同构成完整的翼型截面图;6.在翼型截面图上作轴面线和水平等分线,相邻水平等分线的距离即为木模中木板的厚度;7.画木模截线图和轴面图。     

基于Fluent油田注水管道余压发电水轮机叶轮优化

油田注水系统为了满足不同高压注水井的压力需求，在输配过程中采取降压注水，导致了大量能量损失。而井口监测设备需要用到电能，其负荷很低，引电力线投资过高，经济性差。因此项目设计了一种多级叶轮-电机一体化发电装置用于井口设备供电。通过Profili生成二维翼型，并导入Fluent仿真计算，首先优化叶轮翼型，再利用SolidWorks对单级叶轮建模，更改叶轮叶片数量，并导入Fluent进行仿真计算，得出叶片数量对发电功率的影响，从而选择发电功率更高的叶片数。通过数据对比，选用最大相对弯度更大，最大相对厚度更小的翼型，并选取20片叶片作为最优叶片数。此时单级叶轮转速可达256r/min，输出功率48W，输出效率67.3%。最终利用实验室设备实验测试，得出结果表明，优化后的叶轮发电功率更高。     

Gurney襟翼在轴流通风机改造中的应用研究

Gurney襟翼是指在翼型后缘的下表面垂直弦线、高度很小、厚度也很小的片状增升装置。在一定的条件下 ,Gurney襟翼可以明显增加翼型的升力系数但不过多增加阻力系数。本文提出了 Gurney襟翼的高度与增升效果的经验公式 ,并提出了在轴流风机叶片后缘加装 Gurney襟翼从而提高风机的风量和风压的具体方法。实验表明 ,采用本文提出的计算 Gurney襟翼高度分布的方法 ,可以在基本不降低效率的条件下明显提高了轴流风机的风量和风压。     

尾缘厚度对风力机翼型气动性能的影响

利用CFD软件对DU00-W-212翼型进行数值计算,验证了SST k-ω湍流模型在CFD数值计算中的合理性。通过Profili中的修型功能,分别增大翼型尾缘的上下翼面厚度。分析了在雷诺数Re=3×106情况下,尾缘厚度对气动特性的影响趋势及机理。     

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。