微型低湍流标定风洞结构设计研究

针对大型风洞造价昂贵,小型风洞便捷性不够的现状,为了对风速传感器进行标定,设计了一种微型便携移动低速标定风洞。该风洞的尺寸仅有630 mm,级别达到了桌面级。采用轴流风机作为动力段,风洞提供稳定风速标定范围为30 m/s～60 m/s。介绍了洞体结构设计和流体仿真,给出了各个位置尺寸的计算方法。结构设计采用CFturbo和Solid Works进行三维建模,同时运用Ansys CFX完成了涵道流体计算。计算结果表明:出口气流均匀,湍流度较小,实验段的最大轴流风速稳定;且出风口风场速度稳定面积占比75%以上,满足实验设计要求。该设计方案可行,可作为标定风洞使用。     

西北太平洋海表风速特征分析

利用QN风场,统计分析了西北太平洋海表风场的分布特征.研究发现：（1）春季大风区分布于阿留申群岛附近,在8 m/s以上,第一岛链以内在6 m/s以内;夏季大值区为南海大风区,在7 m/s以上;秋季,日本海和黄渤海多西北风,约7 m/s,台湾海峡可达9 m/s以上;冬季,风速多在8～10m/s.（2）从年平均风速来看,大值区分布于阿留申群岛附近,在8 m/s以上;次大值区为台湾海峡和吕宋海峡,基本在8.5 m/s以上,台湾海峡甚至可达9m/s以上;其次,南海大风区也在7.5 m/s以上.（3）大风频率的分布与年平均风速的分布特征大体一致,中国近海的风速大值区主要分布于台湾海峡、吕宋海峡、琉球群岛附近、南海大风区.     

台风影响下海浪的特征分析

根据2011年6月和2012年7月海上石油平台(LF13-1)海洋自动站的监测资料,“海马”(1104)、“韦森特”(1208)台风影响下的气象及海洋水文参数变化.其结果表明,台风影响前有效波高一般＜1.0m,波周期＜6.0s.而在台风影响期间,其浪高平均为5m,最大浪高达9.7m,最大周期为9.5s.风速与波高、波周期正相关,而与波浪数呈负相关.平均风速与有效波高相关系数为0.94.台风中心与测站的距离越近,其波高越大;反之,侧波高越小.风速与波浪相速之比U/C决定了风与波浪的能量转换情况,当U＞C时风向波浪输送能量,波浪成长;U＜C时,波浪不再能从风能中获得能量,波浪衰减.波陡是一个波浪变化的一个重要参数,当波令C/U＞0.5时,波陡随波令增大而减小.     

可升降开放式风洞的流场性能测试与分析方法

针对可移动+升降+开放式风洞,构建了基于皮托管和微差压变送器组成的测量系统,并运用最大风速、风速不均匀度和风速稳定性等测试方法,对可移动+升降+开放式风洞进行实际测试,验证了测试方法的可行性。测试结果表明,可移动+升降+开放式风洞试验段最大风速大于55 m/s,流场不均匀度小于2.5%,大部分区域气流稳定性系数小于1%,流场品质符合设计要求;同时得到风洞流场风速、均匀性、稳定性与风洞升降高度的关联规律,可为该类风洞的优化设计及优选应用提供支持。     

喷雾冷却塔气水比和截面风速对冷却效率的影响

根据雾化冷却原理,建立了80t/h试验用逆流式无填料喷雾冷却塔,并通过4个工况的试验分析了气水比和截面风速对喷雾冷却塔冷却效率的影响,试验结果表明:冷却效率随气水比、截面风速的增加而增大,当截面风速从1.93m/s增加到3.21m/s时,气水比从1.04增加到1.31,冷却效率随之从39.0%增加到54.5%;当气水比在1.16～1.20之间保持不变或变化较小时,可以通过增大塔内截面风速来提高冷却塔的冷却效率.     

可变形式翼型钝体的风致振压电俘能器

针对现有风致振压电俘能器工作风速范围窄、高风速下振幅过大等问题,提出一种可变形式翼型钝体的风致振压电俘能器,主要由可变形式翼型钝体、悬臂梁以及压电组合梁构成,钝体的弹性翼受风力影响产生形变,从而实现系统振动特性的自我调节,以期提高俘能器的环境适应性。建立了俘能器的COMSOL有限元模型,通过仿真与试验分析了风速对其钝体形状及振动特性的影响,并获得了迎风角和弹性翼厚对俘能器输出性能的影响规律。结果表明：选取迎风角120°和弹性翼厚0.15 mm时俘能器的工作风速范围达到21 m/s,且当风速小于8 m/s时,弹性翼变形较小,系统以驰振为主,输出电压随风速增加而增大;当风速在8～17 m/s时,弹性翼形变量进一步增大,系统由驰振逐渐向涡振转变,输出电压变化较小;当风速在17～25 m/s时,钝体因弹性翼变形过大呈弯弧状,系统以涡振为主,其振幅被有效控制,输出电压随风速增加而减小;存在匹配电阻为250 kΩ时俘能器所产生的最大输出功率为3.78 mW。因此,该风致振压电俘能器在满足结构可靠、起振风速低及风速范围宽条件下同时可输出较大的电能。     

风廓线雷达在一次大到暴雪天气过程中的应用

利用芜湖市边界层风廓线雷达资料对2012-12-29芜湖市出现的1次大到暴雪天气过程进行分析,结果表明:风廓线的大气风场显示这场大雪属于典型的安徽大雪天气形势。降雪前925hPa左右高度可见东风气流,当东风气流转为西北气流时,降雪天气开始;500~850hPa为西南暖湿气流;降雪时低层冷平流,中高层暖平流,逆温结构有助于降雪的发生;西北气流向上扩展到700hPa高度以上时,降雪趋于结束。雨转雪时,垂直风速由4~7m/s迅速减小到1.4~1.9m/s,表明了雨雪性质的转换,产生的原因是雪的下降速度小于水滴。当垂直风速出现了0值和弱负值,说明大气层结恢复静力平衡,降雪趋于结束。此外,折射率结构常数的变化也同样与降雪过程相对应。     

某声学风洞轴流风扇设计（英文）

采用试验研究的方式,对某声学风洞的轴流风扇性能进行验证。该风扇采用了任意涡设计方法以达到所要求的气动指标要求;通过降低风扇转速、合理匹配桨叶-止旋片数目、调整桨叶-止旋片间距及止旋片后掠等方式,降低风扇噪声。风扇的性能测试结果表明,风扇满足了风洞试验段的最高风速要求,当风扇转速为650r/min时,风扇的级间效率达到90%、风扇段气动效率达到84%;当试验段风速达到70m/s时,风扇出口的声压级为114d B。该风扇的研制,表明采用任意涡风扇设计方法结合上述提到的降噪措施,能够设计出气动效率高、风扇噪声低的风扇系统,可很好的运用于其他的声学风洞设计中。     

基于Fluent的ZJ17卷接机组一次风分机理

由于梗丝分离效果受工作区间风速的影响较大,开展对一次风分装置风分机理的研究对提升香烟的品质具有重要意义。文中运用SolidWorks软件对一次风分装置进行建模,基于Fluent软件获得一次风分装置的出风口风速,并进行试验验证;在此基础上,对一次风分装置腔体内的风场、出风口风速和出风口至工作区间的风速进行分析。研究结果表明：一次风分装置内部气流区域回流和部分紊流现象明显;出口气流流速试验得出分布区间为21.87～25.9 m/s,仿真得出分布区间为21.096 6～25.924 m/s,仿真结果与试验结果基本一致;出风口到工作区间的流速逐渐降低,流速变化速率也逐渐减小。一次风分装置内部气流区域回流和部分紊流会导致出风口风速分布不均匀;在外部风场的作用下,工作区间的风速分布会产生二次变化。     

扑动幅值角对仿生扑翼气动力特性的影响

通过进行微型扑翼飞行器低速风洞实验,研究了扑动幅值角对扑翼飞行器气动力特性的影响。实验中选择了4种机翼扑动幅值角55°、75°、95°和115°,实验风速从4m/s～10m/s,间隔2m/s,扑动频率从4Hz～8Hz。实验结果表明:在不同风速和扑动频率下,扑动幅值角分别为55°、75°、95°、115°时随着风速的增加升力明显增加,但随着频率的增加升力并未增加。在不同风速和扑动频率下得出扑动幅值角分别为55°、75°、95°、115°时推力随扑动频率的变化曲线,可以看出随着风速的增加推力明显减小,但随着频率的增加推力明显增加。实验结果与自然界中鸟和昆虫的飞行特性相一致。     

基于PLC的矿用简易风洞设计

针对部分煤矿没有校准流量计用的标准实验风洞,对现场使用的流量计无法调校,调校困难等问题,该文设计了一种用于煤矿现场流量计调校的简易低速风洞。该实验风洞以西门子S7-1200系列PLC为核心,采用变频器拖动离心风机在实验管段上产生一个可调、均匀、稳定的气流,通过PLC对标准表和被测表参数进行采集和计算,将校准系数写入被测表中,并通过触摸屏进行集中显示和操作,实现了对矿用流量计的自动调校。测试表明:该实验风洞可以产生一个0~19 m/s的稳定气流,可对管径为250 mm及以下的流量计进行调校,该实验风筒实现方法简单易于推广使用,对提高现场流量计测量精度具有重要意义。     

基于Fluent的传热风洞流场品质研究

基于计算流体动力学分析软件Fluent对一台吸入式直流传热风洞内部流场进行了数值模拟,分析了风洞主要部件(整流段、收缩段和实验段)的长度对风洞流场品质的影响,得出实验段两种雷诺数下的速度曲线,发现Re=500时实验段气流发展并保持得更均匀平稳;而Re=104时,实验段气流速度有明显下降,对试验的结果将会产生一定影响。本研究对该类风洞的优化设计有一定参考价值。     

省级检定业务风洞流场特性研究

针对甘肃省气象计量检定站改造后的HDF-500直流低速风洞,对其流场特性进行研究.通过对风洞试验段内气流流速的测量结果计算和分析,表明该风洞的试验段风速与变频器频率呈线性关系,且气流流速范围达到改造的要求.改造后风洞的气流稳定性、均匀性、气流偏角和噪音均符合性能要求,具备开展检定业务的基本条件.     

直流低速风洞流场特性研究

对一直流低速风洞的试验段流场品质进行实验研究,利用IFA300热膜风速仪测量了风洞试验段的流场,获得试验段两截面中心线上速度和湍流度分布,结果表明,该风洞具有较好的流场均匀性和稳定性,具备了开展横流中的紊动射流实验研究的基本条件。     

一次热带低压“弱回波”的短时强降水特征分析

使用常规天气、自动站、3D云图、单站雷达回波、Web GIS雷达拼图和风廓线雷达等资料,采用统计、对比分析和特征提取等方法,对影响江西宜春的2013年第7号强台风"苏力"(热带低压)短时强降水进行分析。结果表明:①"苏力"(热带低压)短时强降水期间,宜春处于低压中心偏东,并受台风眼南侧大片云系影响,螺旋雨带自北向南气旋式移动,强降水中心也表现为自西北向东南方移动特征。②0714过程表现为"弱回波"特征,回波结构紧密,呈带絮状,回波强度只有35~45dBz。③短时强降水影响前后,单站气象要素表现为温度平稳,湿度饱和,气压较低且随强降水产生而平缓上升,2min平均风速较小,强降水期间出现风向切变,具有典型暴雨特点,降水持续时间较长,并伴随超短时强降水出现。④"苏力"台风低压在短时强降水影响期,风廓线雷达产品水平风向风速上,高层为西北风,低层为西南风,整体风速均匀,为大范围12~20m/s的风区,并探底到600m高度,高低层存在风向风速垂直切变,但切变强度要小于其他强对流天气;径向速度为正速度,最大达8m/s,出现在最强雨强阶段;速度谱宽高低层中大小值交替出现;信噪比SNR达60~70dB;垂直风速受雨滴末速度影响,达到8m/s;大气折射率结构常数C2n因台风系统降水雨滴大和雨滴数量密集而表现出极大值-15~-14m-2/3。     

三叶片直线翼垂直轴风力机非定常流场速度分析

垂直轴风力机在回转过程中,叶片尾流的相互干涉和叶片攻角变化,使垂直轴风力机周围流场异常复杂。为探明直线翼垂直轴风力机在二维流场中速度分布及风力机叶片迎风角度变化关系,在风洞试验中采用激光多普勒测速仪(Laser Doppler velocimetry,LDV)技术,对所设计的三叶片直线翼垂直轴风力机流场风速进行试验研究,获得了该风力机叶片周围流场的速度分布情况。在建立直线翼垂直轴风力机在不同转速下叶片迎风角度变化的数学模型基础上,应用仿真软件对被测风力机流场进行分析计算。通过数学模型得知,来流风速夹角随回转角的变化情况可用正弦函数近似表示, 并且随着叶尖速比的增大逐渐减小。风洞试验和CFD结果表明,风力机在回转过程中,叶片前缘场域有乱流生成,并且该域风速值偏大;而在叶片旋转内部以及下流区域内会形成一个宽大的低速区域,并且伴随叶尖速比的增加,低速区域具有扩大趋势。     

风洞侧壁边界层控制算法优化及仿真分析研究

为提高风洞侧壁边界层控制系统性能,文中通过介绍NF-3大型低速翼型风洞多喷嘴级联吹气侧壁边界层控制系统的结构和原理,分析并优化侧壁边界层控制系统的控制算法,利用MATLAB软件实现了对优化前与优化后的控制算法的仿真,并对仿真结果进行了分析。仿真结果表明：神经网络自适应PSD控制算法可提高控制系统的稳定性、准确性和响应速度,在一定程度上能够减小阀门的时滞性和非线性对控制结果的影响。     

小型水平轴可变偏心距风力机输出特性分析

由于机械强度和发电机容量等限制,当超过额定风速后小型风力机的输出功率值会不断增大,因此需要采取有效措施控制输出功率。设计了一种具有功率调节功能的水平轴可变偏心距风力机,并对单台1.5 kW可变偏心距风力机样机进行了流场数值模拟及风洞试验。研究结果表明：随着偏心距的增大风轮内外表面最大压力向一侧集中分布,风力机后方速度的亏损程度逐渐降低;当超过额定风速12 m/s后,风力机发生左右偏心可使输出功率值减小,当风速为15 m/s、偏心距为75 mm时,左右偏心所对应的最低输出功率分别为1 353 W和1 539 W,调控误差分别为9.8%和2.6%。上述结果充分验证了可变偏心距风力机功率控制的可行性,同时也为风力机电控系统的设计提供了理论及试验依据。     

绊线对H型风轮启动特性的影响

为了提高H型风轮的启动性能,在叶片上安装绊线对风轮进行流动控制,通过对某三叶片H型风轮进行风洞试验,得到风轮在不同相位位置的静扭矩分布以及启动过程中转速随时间变化曲线。分析绊线在不同风速下对H型风轮启动特性的影响效果,并确定绊线作为流动控制手段的适用风速范围。结果表明：绊线使得风轮在大部分相位位置处的静扭矩得到提高,但是在个别相位位置的静扭矩减小;从启动曲线角度来看,在风速10~12 m/s,绊线能够缩短风轮的启动时间,增大风轮的最大空载转速;在风速13~14 m/s,绊线略微缩短风轮启动时间,有/无绊线风轮几乎对应相同的最大空载转速;在风速15~18 m/s,有/无绊线风轮在线性加速段的转速曲线几乎重合,绊线使得风轮的启动时间延长,最大空载转速得到提高。因此,在低雷诺数工作条件下,绊线对于提高H型风轮的启动性能和功率输出是有效的流动控制手段。