前缘涡振圆柱对翼型气动性能的影响

为推迟叶片表面流动分离,提升叶片气动性能,提出在叶片前缘附近设置具有涡激振动效应的钢丝。针对叶片前缘设置钢丝的问题,从二维问题开始,将弹性支承的微小圆柱安装在NACA0012翼型前缘正上方。采用ANSYS Fluent及其用户自定义函数接口对涡激振动问题进行数值模拟。侧重分析圆柱在共振状态下,不同圆柱直径和圆心到翼型前缘距离时的翼型气动性能。结果表明,在较大攻角下,合适的微小圆柱几何及位置参数可以推迟翼型的静态失速,提升翼型在一定攻角范围内的气动性能,但在来流攻角较小时,这类微小圆柱的流动控制效果是负面的。同时对比圆柱在共振与非共振状态下翼型的气动性能,发现共振圆柱可使翼型更快地脱离失速初期阶段升力系数的骤降,提升翼型的稳定性,但在其他攻角范围内,两者的升阻力系数差异不明显。相关研究成果可为翼型前缘布置微小圆柱这一流动控制方法的研究及应用提供指导。     

合成射流对钝尾缘翼型气动特性的影响

研究吸力面存在合成射流的情况下,钝尾缘翼型TR-4000-2000流场结构的变化及其升阻力系数等气动特性参数的变化趋势。在相同射流入口速度条件下,采用计算流体力学软件Fluent对相同来流速度不同攻角情况下翼型流场进行非定常数值模拟计算,分析射流前后翼型升阻力系数变化及翼型表面压力的波动状况;在此基础上,对不同射流频率和不同射流速度情况下翼型流场进行模拟计算,寻求最佳射流参数。结果表明,由于射流及尾缘涡的相互作用导致翼型的升阻力特性不断变化,钝尾缘翼型吸力面合成射流有明显的增升减阻效果,在15°攻角时尤为明显,升力系数提高约40%,阻力系数减小约25%。在量纲一射流速度和量纲一射流频率均为1时,射流对翼型的增升减阻效果最佳。     

深宽比及劈高对气动射流元件射流切换影响模拟试验研究

液动射流冲击器冲锤受力具有不受围压影响能在深井工作的优点，而现有气动冲击器单次冲击功大但无法在深孔钻进。为此有必要研究一种新型气动射流冲击器，使之具有二者优点。由于气液物性不同，故新型气动射流冲击器的核心部件——气动射流元件的切换性能需进行研究。改变气动射流元件喷嘴深宽比、劈高进行试验，研究其对射流切换性能的影响，结果是喷嘴深宽比较大时，凹劈元件易实现射流切换。劈高对射流元件切换影响不大。     

雷诺数对风力机专用翼型气动性能影响的研究

雷诺数是影响翼型气动特性的主要参数之一,当雷诺数在5×10~5～1×10~7范围内变化时,基于N-S控制方程,对S827翼型在攻角α为-14°～45°范围内变化时的气动特性进行数值计算,研究了雷诺数对该翼型的升力特性、阻力特性、最大升力系数、最大升阻比、流动分离特性、失速特性等气动特性的影响.     

采用仿海鸥翼型叶片提升轴流风机气动性能的研究

为提升轴流风机的气动性能,受到具有良好滑行飞行性能的海鸥翅膀独特的翼型结构的启发,本文研究通过提取海鸥翅膀特定截面位置处的翼型结构应用于轴流风机的叶片设计中,考察了叶片仿生设计对空调器用轴流风机气动性能的影响。首先采用数值计算方法求解定常流动雷诺时均Navier-Stokes方程,对仿海鸥翼型叶片的轴流风机的气动性能及其内部流场进行分析,然后采用大涡模拟方法和FW-H声类比方法对轴流风机的气动噪声进行数值预测。结果表明：在相同的设计转速下,仿海鸥翼型叶片的轴流风机的气动效率提高了3.1%;在相同风量条件下,仿海鸥翼型叶片的轴流风机的噪声相比于原型风机降低了约1.0dB(A)。采用仿海鸥翼型叶片,风机叶片表面的静压分布均匀,叶片中段的压力脉动明显减少。同时,在风机进口轮毂处和叶顶区域,流动分离被抑制,叶片尾迹涡脱落引起的气流脉动和气流不均匀性相对减弱,这就有效提升了轴流风机的气动性能。     

射流参数对风力机叶片气动性能的影响

大攻角来流条件下风力机叶片尾缘处会出现严重流动分离现象,导致叶片输出功率降低,采用计算流体力学方法研究开缝分布位置及喷射角度对风力机叶片性能的影响。结果表明:射流位置参数在改善流场中作用显著,随着开缝位置坐标后移,其升力系数逐渐降低。在流场恶劣条件下,喷射角度参数对升力系数提升作用有限,2°喷射角度的性能相对较好。射流位置不超过X=0.7时,均可减弱回流区影响范围、提高升力系数。射流可以扫掠附面层低能流体,有利于削弱大尺度涡旋结构及尾缘涡,有利于提高风力机叶片设计研究水平。     

雷诺数对安装涡流发生器翼型气动性能的影响

为了研究雷诺数对安装涡流发生器翼型气动性能的影响,以NACA4418翼型为研究对象,通过风洞测压试验的方法,研究了安装涡流发生器翼型在从低到高不同雷诺数下气动性能变化规律和翼型表面绕流场特性,对比分析了涡流发生器参数对翼型气动性能的影响.结果表明:随着雷诺数的增大,涡流发生器增升减阻作用逐渐增强,抑制边界层分离的攻角范...     

气动弹片对翼型气动及噪声特性的影响

在NACA0018翼型吸力面布置固定气动弹片后,比较了原始翼型和弹片翼型的气动性能及噪声特性。采用数值模拟方法,在6°～24°范围内计算攻角气动弹片对翼型气动性能及噪声特性的影响,并分析了其流动控制机理。结果表明：气动弹片在大攻角下的效果较好,升力系数可提高37.11%,且可减缓流动分离向前缘发展,提高气流下洗能力;攻角较大时,气动弹片可以减小翼型在接收点处的噪声总声压级的4.23%,且翼型噪声总声压级在指向性分布上呈现偶极子特性。     

Gurney襟翼对风力机专用翼型气动性能的影响

为了研究Gurney襟翼对风力机专用翼型的增升效果,采用数值求解N-S方程的方法,对装有Gurney襟翼的DU95-W-180翼型进行了数值计算,在翼型尾缘压力面添加高度为弦长的1%、2%、3%、4%的Gurney襟翼,攻角范围为-8°~18°,计算各种工况下的翼型气动性能并与原翼型气动性能相比较。结果表明:Gurney襟翼对风力机专用翼型有很好的增升效果,而且增升效果与高度密切相关,襟翼高度越大,升力系数越大,相应的阻力系数也会增大。Gurney襟翼的最佳应用场合为中高升力系数情况,在中小升力系数情况下不宜使用。     

射流角度对气动矢量喷管的影响及优化

采用数值模拟方法计算分析了射流角度对气动矢量喷管流动结构和性能的影响.基于试验设计和近似模型方法,结合数值模拟,构建了气动矢量喷管模型.将气动矢量喷管模型集成到发动机总体性能程序中,以某航空发动机为研究对象,分析了发动机不同状态下的气动矢量喷管性能情况.研究结果表明:在一定的几何与气动参数条件下,存在使气动矢量角最大的...     

粗糙度对风力机专用翼型气动性能影响

针对风力机专用翼型FFA-W3-211进行数值模拟,深入系统探讨了粗糙度对该翼型气动性能的影响。采用剪切应力输运k-omega湍流模型进行CFD计算;于翼型表面均匀分布不同粗糙度,求出该翼型敏感粗糙度;同时,研究了在该翼型吸力面和压力面不同位置布置敏感粗糙度时,粗糙带位置对翼型升力系数和阻力系数的影响,分别求出吸力面和压力面的敏感粗糙带位置,与软件XFOIL算出转捩点位置进行对比,分析粗糙度对该翼型气动性能的影响。计算结果对风力机专用翼型的设计与开发具有一定的理论价值。     

喷管式翼缝对垂直轴风力机气动性能影响研究

具有良好动态性能是垂直轴风力机叶片高效捕获风能的关键,合理的流动控制方法可有效改善叶片气动性能,提高风能利用率.基于二维H型垂直轴模型研究不同椭圆形渐缩式翼缝及其开口宽度对垂直轴风力机动态失速的影响.结果表明,翼缝的主要作用机理是通过控制流动分离以延缓动态失速,较之原始翼型,椭圆形翼缝翼型在尖速比为0.5时转矩系数提高...     

双层翼叶片几何参数对水平轴风力机气动性能影响研究

为了提高风力机的气动性能,基于NREL Phase Ⅵ水平轴风力机叶片,设计出的一种双层翼叶片。通过计算流体力学的方法,在不同来流风速下,对比分析了双层翼叶片与按比例缩放各叶高处弦长的NREL Phase Ⅵ水平轴风力机叶片的扭矩与弯矩,研究了叶片实度的影响,发现实度增加并不是双层翼叶片的气动性能优于原始NREL Phase Ⅵ风力机叶片的主要原因。对不同弦长比、垂直距离及水平距离的大小叶片所组成的双层翼结构进行数值模拟研究,利用流线图着重分析了大小叶片水平距离对风力机气动性能的影响,总结了气动性能随双层翼叶片几何参数的变化规律,发现在15 m/s至25 m/s的风速下,选择较大弦长比、较大垂直距离或者较小水平距离的双层翼叶片可得到较高的扭矩值,但弯矩值也会随之增加。     

翼型厚度对风力机翼型气动特性的影响

在Re=3×106下,基于k-w SST两方程湍流模型对两种不同厚度的NREL风力机专用翼型进行了数值模拟,重点研究了-5°～15°攻角下不同厚度对翼型气动特性的影响规律。非定常计算结果表明:不同厚度对翼型气动性能影响显著,在某一小攻角范围,较小厚度值可获得较大升阻比,在大攻角翼型发生失速时,较大厚度值可提高翼型的升阻比,拓宽高升阻比的攻角范围,有效改善翼型的分离流动特性。     

S826叶型的非定场气动力特性的数值研究

利用自行开发的二维非定常Euler方程的求解程序模拟S826叶型的外部非定常绕流,分别研究了在俯仰振动、平振以及俯仰与平振耦合的情况下叶型的气动特性.研究表明,随着折合频率,振幅值的增大,迟滞效应增强;平振与俯仰振动耦合时,当-90°≤φ≤90°时,气动力是激振力;当90°＜φ＜270°时,气动力为阻尼力.     

翼型厚度对风力机叶片翼型气动特性的影响

建立了预测翼型气动特性的理论模型并进行了数值计算,研究了翼型厚度对风力机叶片翼型的气动特性影响,给出了翼型厚度对翼型的升力系数、阻力系数、升阻比和流场、压力系数的影响。研究结果表明,对于同一弯度不同厚度的NACA系列翼型,在较小攻角时,较小厚度翼型可获得较大的升阻比,在大攻角时,增加厚度翼型可以提高翼型的升阻比,扩宽大升阻比范围,而且较大厚度翼型的分离点前移速度较缓慢,涡分布范围较小。     

雷诺数对低速对称翼型气动性能的影响

基于CFD软件,采用k-ωSST湍流模型,研究了不同雷诺数对低速对称翼型NACA0012、NACA0015和NACA0018气动性能的影响,以及同一雷诺数下翼型相对厚度对翼型气动性能的影响。比较了翼型NACA0012、NACA0015和NACA0018的升力系数和阻力系数的计算值与试验值,得出了和试验值最接近的翼型,总结了对称翼型升力系数、阻力系数和升阻比的变化规律,确定了对称翼型最佳攻角。结果显示,低速对称翼型相对厚度越大,气动性能越好;雷诺数越小,黏性越大,越先发生边界层分离;翼型NAcA0018的计算值和试验值最接近;翼型NAcA0018的最佳攻角为10°。     

几何参数对离心叶轮强度和气动性能影响的研究

使用有限元计算软件和内部流场计算软件对所设计的几个具有不同几何尺寸的离心压气机叶轮的强度和气动性能进行了计算。结果表明反弯叶片可降低叶轮出口处叶片根部附近的应力,但会造成叶片根部前缘区域应力集中,且反弯叶轮的气动性能和原型叶轮差别不大。前倾叶片能在很大程度上降低叶轮出口处叶片根部应力,前倾角越大出口叶根处应力减小越多;随前倾角增大,叶轮气动性能恶化程度加剧;叶轮的背盘形状对叶轮的应力影响较大,尤其是出口处的背盘厚度对出口处叶片根部区域的应力起主因作用。研究得出叶片几何及背盘形状因素对叶轮应力分布的影响规律,另外还得到了叶片几何形状对气动性能的影响规律,这些工作为叶轮的多学科优化设计提供良好的基础。     

叶顶间隙对离心叶轮气动性能影响研究

使用非结构化网格上的有限体积法,数值研究一半开式离心压缩机叶轮的内部流场、气动性能随叶顶间隙的变化规律。对原始叶轮相对间隙α=1．8％,数值计算所得到的气动性能参数与实验值符合非常好;对大范围叶顶相对间隙α=0．9％。7．0％内6种不同叶顶间隙下该叶轮的气动性能进行数值预测,随着叶顶间隙增大,离心叶轮气动效率、压比及转矩均降低,但变化曲线与线性函数相距甚远,呈现出典型的双平台变化关系。对所研究模型,综合考虑气动及强度振动因素,叶顶相对间隙最佳值取为2．6％,计算结果对离心压缩机设计具有一定的工程指导意义。