带有射流控制的新型扑翼获能特性数值模拟研究

为了研究扑翼的获能机理,以NACA0012为基准翼型提出了一种添加射流控制的扑翼获能装置,并基于动网格技术进行了数值计算,研究了当雷诺数Re=13 800时射流位置、射流方式等关键参数对扑翼获能效率的影响规律。结果表明,与原型扑翼相比,添加射流控制能够有效提升扑翼的获能效率。另外,采用射流速度遵循正弦规律的新型射流控制方式不仅能增强扑翼运行结构的稳定性,而且能在一定程度上提升扑翼的获能效率。     

钝尾缘对扑翼获能特性的影响

扑翼获能器是一种通过升沉俯仰运动从海流中提取能量的装置。采用计算流体力学（CFD）方法对钝尾缘扑翼获能特性进行数值模拟计算,探究钝尾缘对称加厚初始位置、钝尾缘对称加厚厚度与翼型厚度对钝尾缘扑翼获能特性的影响规律。结果表明,钝尾缘对称加厚初始位置与翼型弦长之比p/c=0.90时,钝尾缘控制策略的获能效果较明显。钝尾缘对称加厚厚度对扑翼获能特性的影响主要体现在中高缩减频率,总体来看扑翼获能效率随钝尾缘对称加厚厚度增大呈现先增大后减小的趋势,当钝尾缘对称加厚厚度与翼型弦长之比l/c=0.02时,钝尾缘扑翼获能效率的提升效果达到阈值。随着翼型厚度逐渐增大,钝尾缘扑翼的获能效率先增大后减小,并且当翼型为NACA0030时,获能效率达到峰值。     

导流式翼缝对直线翼垂直轴风力机气动性能的影响

为减小流体从吸力面流至压力面的速度损失,基于小间距翼缝有助于减小气动损失的设计原理,针对NA-CA0021翼型,提出双侧导流式、内导流式和外导流式3种新型翼缝形式.通过数值模拟方法,分析不同翼缝对垂直轴风力机气动性能和流场结构的影响,并将其性能参数与原始翼型和非圆弧翼缝翼型进行对比.结果表明:内导流式翼缝风力机气动性能...     

襟翼翼缝结构改进设计控制流动分离的数值研究

翼缝是翼型主体与襟翼之间的缝隙,对翼型气动性能与流场结构有很大影响。以两段式NACA0018翼型为基础翼型,对传统弯曲翼缝进行改进设计与数值模拟,以期增大失速攻角及改善在大攻角下的气动性能。结果表明:在小攻角下,导叶翼缝襟翼翼型的升力较原始NACA0018翼型小,阻力较大,但在大攻角下,导叶翼缝可减小翼缝中流体的速度损失,为翼型上表面边界层提供更多动能,从而改善流场结构及失速特性,弯曲翼缝可增大1°失速攻角,而导叶翼缝可增大8°,攻角为18°时升力系数较弯曲翼缝提升43%。因此,导叶翼缝可极大地改善翼型在大攻角下的气动性能。     

当量比对环管型燃烧室内NOx生成特性影响的研究

采用数值模拟方法研究了当量比对环管型燃烧室内燃烧及NO_x生成特性的影响,分析了不同当量比时燃烧室内流场、温度场、热力型NO_x生成速率分布、出口温度分布系数(OTDF)及出口NO_x浓度的变化。模拟过程中,保持空气量不变,通过调整入口甲烷量来改变当量比。研究表明:增大当量比,燃烧室内燃烧反应速率加快,轴向速度升高,高温区域沿径向扩张,其范围明显扩大,热力型NO_x生成速率加快,其高速率范围与高温区域重合,出口NO_x浓度上升,而OTDF始终处于合理范围内。因此,在当量比为0.48~0.54范围内,适当降低当量比有利于控制出口NO_x浓度。     

不同阻尼比下俯仰运动轨迹对半主动扑翼捕能特性的影响

基于不同俯仰运动轨迹俯仰角的有效值和平均值相同的原则,运用数值计算的方法研究俯仰运动轨迹和阻尼比变化对半主动扑翼捕能特性的影响。结果表明俯仰运动轨迹对半主动扑翼捕能性能的影响与系统阻尼比相关,当阻尼比分别为2和4时,采用正弦俯仰轨迹的半主动扑翼在捕能功率和捕能效率方面均优于采用其他轨迹的扑翼,对比梯形轨迹扑翼,阻尼比为2的正弦俯仰轨迹扑翼效率增加7.96%。而当阻尼比为1时,采用三角俯仰运动轨迹扑翼具有最大的捕能效率。通过对不同半主动扑翼的流场分析发现,运动轨迹和阻尼比可改变扑翼前缘涡的涡流强度和涡流脱落形成时间,从而影响扑翼的捕能性能。     

气动喷嘴雾化特性的数值研究

对于内混式喷嘴,气液存在强烈的混合作用,决定雾化性能的最主要因素是作为雾化剂的高速气体与作为雾化介质的液体进行动量交换的强度。对气动喷嘴的雾化特性进行了数值模拟,对喷嘴内的流动现象进行了分析,得到了一些有益的结论。     

转炉氧枪超音速射流特性的数值模拟研究

运用Fluent模拟计算软件,并与工业实验相结合,对150 t提钒转炉用氧枪所产生的超音速氧气射流特性进行综合研究.通过对数值模拟与实验数据的分析,研究了马赫数、设计流量对氧枪射流长度、径向速度、动压分布及湍动能分布的影响,以此优选氧枪的设计参数,并将该优选氧枪应用于实际提钒转炉的冶炼过程中.工业实验结果表明:马赫数2...     

不同搅混翼定位格架5x5棒束通道内流动与传热特性数值研究

建立了一组不同搅混格架的5×5棒束通道数值计算模型,以压降值、轴向及周向Nu分布为参考,将数值计算结果与文献中实验结果进行了对比验证,均取得了良好的吻合度。对两种具有不同形状搅混翼的棒束通道进行了数值模拟,比较分析了其流动及传热特性;通过引入三个无量纲因子：涡流搅混因子、交叉流搅混因子以及湍流强度因子,对其搅混作用进行了进一步的评价和比较。     

蓄热式钢包烘烤器气体混合特性数值模拟

利用CFD通用商业软件模拟了蓄热式钢包烘烤器的流场和气体混合状况,比较了不同空气喷入速度、不同空煤气烧嘴间距、不同空气预热温度等不同工况对空煤气混合状况的影响,并定量分析了这些影响的大小和趋势.为蓄热式钢包烘烤器燃烧装置的合理设计提供依据.     

风力机叶片翼型气动性能数值模拟

采用数值模拟方法对NACA23012,NACA4412,S809,S810等4种常用风力机叶片翼型进行了研究,分析了翼型静止与振荡时的气动性能.随着攻角的增加,静止翼型的升力系数先增大后减小,其阻力系数一直增大,显示出NACA4412翼型具有较好的低风速启动性能;振荡翼型的升力系数随着攻角的变化呈现一个闭合迟滞环曲线,显示出振荡翼型S809的动态失速迟滞效应最为明显.文章参照模拟结果和对比试验数据,验证了数值模拟的可靠性.     

Numerical analysis of the discharging performance of a solar energy storage tank containing PCM modules

采用数值模拟软件FLUENT对含有相变储能模块的储热水箱(下文简称为相变储能水箱)和不含相变储能模块的普通水箱(直接进水)的释能工况进行数值模拟,并将模拟结果进行了对比.数值模拟结果表明水箱加入相变储能模块后,一方面相变储能模块的堆积起到了散流作用,减缓了进口水流造成的扰动;另一方面冷水进入水箱中通过相变储能模块缝隙时,相变储能模块对冷水有一定的加热作用.加入相变储能模块后,改善了释能过程的水箱内热分层效果,提高了储热水箱的释热总量.在流量为5 L/min时,相变储能水箱的释能效率比普通水箱的释能效率高7%,但是随着流量的增大,相变储能水箱的释能效率逐渐降低.     

Design,modeling, and analysis of a high performance piezoelectric energy harvester for intelligent tires

Basic parameters affecting vehicle safety and performance such as pressure, temperature, friction coefficient, and contact‐patch dimensions are measured in intelligent tires via sensors that require electric power for operation and wireless communication to be synchronized to the vehicle monitoring and control system. Piezoelectric energy harvesters (PEHs) can extract a fraction of energy that is wasted as a result of deflection during rolling of tires, and this extracted energy can be used to power up sensors embedded in intelligent tires. A new design of PEH inspired from Cymbal PEHs is introduced, and its performance is evaluated in this paper. Cymbal PEHs are proven to be useful in vibration energy harvesting, and in this paper, for the first time, the modified shape of Cymbal energy harvester is used as strain‐based energy harvester for the tire application. The shape of the harvester is adjusted in a way that it can be safely embedded on the inner surface of tires. In addition to the high performance, ease of manufacturing is another advantage of this new design. A multiphysics model is developed and validated to determine the output voltage, power, and energy of the designed PEH. The modeling results indicated that the maximum output voltage, the maximum electric power, and the accumulated harvested energy are about 3.5 V, 2.8 mW, and 24 mJ/rev, respectively, which are sufficient to power two sensors. In addition, the possibility is shown to supply power to five sensors by increase in piezoelectric material thickness. The effect of rolling tire temperature on the performance of the proposed PEH is also studied.     

6种风力机叶片翼型的气动性能数值模拟研究

选取NACA4412,NACA4418,FFA-W3-211,FFA-W3-360,FX60-126和NREL-S809等6种常用风力机叶片翼型,进行二维几何建模和计算域网格划分,运用FLUENT软件对风力机叶片翼型的空气动力性能进行数值模拟和仿真分析;并与实验数据进行参照、对比和分析,验证数值模拟的可靠性.对风力机叶片常用翼型进行气动数值模拟计算和分析,可深化了解风力机翼型的气动性能,为风力机叶片翼型选型和叶片翼型改型设计和研发工作提供技术参数和指导意见.     

风力机翼型的气动性能分析

风力机翼型气动性能分析是风力机气动设计和运行优化的重要基础。采用NUMECA软件对弯度为4%的风力机NACA4412翼型进行气动数值模拟,并与实验数据进行比较,取得比较一致的结果。在此基础上,对NACA2412、NACA4412、NACA6412不同弯度的翼型进行模拟分析,对三种翼型在不同攻角下的气动性能进行了比较,为风力机翼型弯度选择和翼型改型设计提供参考意见。     

自然循环热水锅炉射流装置的数值模拟研究

结合生产的实际需要,利用FLUENT软件对自然循环热水锅炉射流装置的工作过程进行了数值模拟,并通过对相关参数的监测,给出了各参数对射流装置工作效能影响的规律。     

长耳鸮翼型气动及声学特性研究

采用大涡模拟技术对长耳鸮翅膀展向20%、40%和60%截面处翼型的非定常湍流场进行数值模拟,并基于Lighthill声类比方法对非定常流场诱导的声场进行计算,研究上述仿生翼型的气动与声学性能。研究结果表明:三种仿生翼型均具有高升阻比特性,其中20%、40%截面处翼型的升力系数较高,5°攻角下分别为1.86和1.72;20%截面处翼型阻力系数最高,且在强烈的逆压梯度下,20%和40%截面处翼型气流在压力面前缘开始分离,在下游处自由剪切层产生了明显的不规则涡结构;翼型尾缘处,涡流脱落后在尾迹区发生涡结构破碎;60%截面处翼型载荷分布最均匀,附面层增长缓慢,因而该翼型流场的涡量相对较小,使得其诱导噪声较低。声学计算结果表明,三种仿生翼型的最大声压级分别为85.8、78.6和74.8 d B。     

垂直轴风力机两种翼型气动性能比较研究

叶片是风力机最重要的组成部分,在不同的风能资源情况下,翼型的选择对垂直轴风力机气动特性有着重要的影响。文章分别以NACA0018翼型(对称翼型)和NACA4418翼型(非对称翼型)建立3叶片H型垂直轴风力机二维仿真模型。应用数值模拟的研究方法,从功率系数、单个叶片切向力系数等方面比较两种风力机模型在不同叶尖速比下的气动特性,并采用风洞实验数据验证了流场计算的准确性。CFD计算结果表明:在低叶尖速比下,NACA4418翼型风力机气动特性优于NACA0018翼型风力机,适用于低风速区域;在高叶尖速比下,NACA0018翼型风力机气动特性较好,适用于高风速地区。而且在高叶尖速比时,NACA0018翼型在上风区时,切向力系数平均值要高于NACA4418翼型,在下风区时,NACA418翼型切向力系数平均值高。该研究可为小型垂直轴风力机翼型的选择提供参考。