S型潮流能发电装置叶轮设计及性能研究

为了提高潮流能的能量利用率，设计了一种能够迎合双向来流且获能系数高的叶轮。首先，通过Ansys中的Fluent模块对两种基本翼型进行水动力特性的研究，选择性能更佳的翼型设计出S型可逆翼型，再对叶轮进行数值模拟，检验S型可逆翼型是否能提高潮流能的能源利用率。结果表明：非对称带有弯度的翼型有更好的升力系数，并且反向对接时，所设计的S型可逆翼型结构更平坦的性能更佳；所设计的叶轮在不同流速下的数值模拟，分析不同工况下的水动力特性，表明S型可逆翼型能量利用率明显提高，可有效地应用于潮流能发电装置叶轮的设计。     

双向贯流泵叶轮设计与装置模型试验

分析研究了双向贯流泵的特点，采用奇点分布法设计双向贯流“S”翼型叶片，并结合相应的流道进行装置模型试验。结果表明，与常规单向贯流泵相比，正向性能略低，但获得了较高的反向能量性能，且正反向效率差约2．5％。研究显示正反向性能相近的双向贯流泵非常适用于低扬程双向泵站。     

基于S翼型的潮流能水轮机叶轮仿真与实验研究

为了进一步探究潮流能水轮机叶轮性能优化原理及方法,对基于NACA24112翼型改进的S翼型进行了仿真与实验研究。通过ANSYS Workbench有限元仿真软件以及典型水轮机叶片设计方法,研究了优化翼型的水动力性能,并对新叶轮进行了建模、水动力仿真分析以及样机实验。结果表明:新型S翼型最佳设计攻角在12°~16°之间;叶轮具有良好双向来流吸收能力,但叶片前半段存在扰流现象,并对后方流场影响较长;样机实验表明实验负载阻值最佳取值区间在23~26Ω之间;叶轮的最优水速在2m/s左右,获能效率可达40%上下。     

S翼型水力优化及非稳态绕流研究

为了揭示S翼型绕流性能提升的水力诱因，探索其水力性能与非稳态绕流特性间的内在关联，基于构造的自动寻优流程得到了水动力特性较优的新翼型，并利用LES方法和LDA试验探究了优化前、后S翼型的非稳态绕流特性及其差异。研究结果表明：优化翼型的最大升阻比为29，较原始翼型提升了30%，其对应最优攻角为8°，并大于OR翼型对应的6°攻角；优化后椭圆形的前缘可以有效地降低S翼型前缘处的表面摩擦系数；吸力侧流动分离现象的抑制可以显著优化S翼型的非稳态绕流结构，进而实现其水力性能的大幅提升。研究结果有助于为S翼型的水力设计提供理论指导，同时也可为双向轴流式水力机械提供水动力特性优异的S翼型。     

可逆翼型的应用现状与设计技术研究进展

可逆翼型是叶轮机械实现正反向可靠运行的主要途径,已经成为可逆式叶轮机械领域的重要研究课题之一。结合近年来有关可逆翼型的研究报道,详细综述了国内外可逆翼型设计技术及其在叶轮机械领域应用的研究进展。首先,介绍了可逆翼型在通风领域、水力机械领域和航空领域的应用,并指出目前基于可逆翼型设计的可逆式叶轮机械性能相对于常规单向叶轮机械还有较大差距,制约着可逆式叶轮机械的进一步推广应用。然后,分析了可逆翼型的设计方法,无论是S型可逆翼型还是完全对称翼型,其设计方法基本是一致的,主要有单独设计S型中弧线并叠加厚度分布、利用现有翼型对称或非对称拼接等。其次,详细介绍了不同的翼型参数化方法,并对其优缺点进行了总结分析,指出翼型参数化方法是翼型设计与分析的基础,合理选择参数化方法有助于设计出高性能的翼型。最后,对可逆翼型设计及应用技术在今后的发展方向进行了展望。     

利用Clark Y构造非对称翼型风机的正向通风性能对比

针对双向通风的工程应用,基于Clark Y标准翼型设计了4种S型非对称翼型并应用至单级可逆轴流风机,通过数值模拟计算及性能试验分析,对比研究了采用不同S翼型的可逆风机仅在正向通风情况下的气动性能。数值模拟结果表明:随着前缘厚度增加,风机进口截面的和叶顶间隙的湍流动能会有所下降,减少了流动损失,而增加尾缘最大厚度会降低叶轮出口流通性能。因此,反映到风机的性能上,在满足逆向通风的流量和静压前提下,增加前缘最大厚度同时减少尾缘最大厚度,风机正向通风时效率及全压会随之发生下降。综合比较而言,本文所研究的运用在正向吹风工况中的4类可逆风机,其中F4性能较优,而F10性能相对最差。     

基于ISIGHT平台的S3525翼型优化研究

为了给双向轴流式叶轮提供水动力特性较高的优秀翼型,基于ISIGHT多学科优化平台,结合改进后适用于S翼型重构的CST参数化方法和Latin Hypercube优化方法构建了自动寻优平台,并对优化前后翼型的水动力特性进行对比分析。结果表明：优化翼型的适用攻角范围明显拓宽,升阻比及升力系数均有效提升,最优升阻比较原始翼型提升了45.5%。优化翼型的损失增幅从5°攻角处开始变大,相较于原型延迟1°,同时减小了翼型上翼面前缘区域处的逆压梯度、抑制了该区域内的流动分离现象。研究结果有助于推进双向轴流式水力机械性能的提升,同时可为类似研究提供有益借鉴。     

轴流式强制循环泵变工况的试验研究

系统描述了轴流式强制循环泵性能调节方法,通过切割轴流泵叶轮的试验研究,总结了轴流泵叶轮切割后其性能变化的规律;同时提出了稳定轴流泵性能、改善S形驼峰曲线的方法.     

可逆风机用翼型气动特性分析与实验研究

可逆翼型气动性能的优劣对可逆风机性能好坏起着至关重要的作用。选取了形式不同的三种翼型,即对称翼型、S型翼型和常规非对称翼型,利用X-foil软件对上述三种翼型的气动性能进行数值计算。结果显示,在较大的攻角范围内,常规非对称翼型的升力特性和升阻比特性都明显优于另外两种翼型。为了比较三种翼型在可逆风机中的应用效果,通过调整设计参数使采用三种翼型设计的叶片具有相同的弦长和扭曲变化规律,然后在标准风管式出气试验台上进行了空气动力性能实验。研究表明:在选取的三种翼型中,采用对称翼型设计的可逆风机叶轮最为理想,其额定工况点的实验性能满足设计要求,且具有良好的反风性能,同时正、反风工况下都有较宽的高效工作范围。     

摆线S型可反向轴流风机翼型的研究

提出了一种“摆线S型可反向轴流风机翼型”,介绍了该翼型的成型方法、弯度的选择范围及工作冲角范围,并将四种不同弯度的翼型吹风试验结果与双圆弧S型翼型和双头双机翼S型翼型作了比较,表明弯度(?)=3.96%的BX-S 396翼型的正、反向综合气动性能最佳。     

改善轴流泵汽蚀性能的试验研究

通过在泵站的试验证明，在轴流泵的主叶轮前加装“导轮”，不仅消除了主叶轮淹没深度１ｍ以下时出现的振动、噪声、改善了汽蚀性能、同时，也提高了轴流泵的性能特性，“导轮”和主叶轮组成的转子系统能够得到良好的综合性能，非常适合于泵站技术改造采用，具有很好的应用前景。     

翼型与弦长对直线翼垂直轴风力机起动性能影响的数值模拟

为了探究翼型与弦长对直线翼垂直轴风力机起动性能的影响，选择了NACA0018、NACA0026、S809以及S1046四种翼型，40mm、60mm和80mm三种叶片弦长进行研究，其中S809翼型采用正装和反装两种方式。对不同条件下风力机的静态力矩性能以及转速性能进行数值模拟研究。静态力矩性能研究表明，随着叶片弦长的增大，风力机平均静态力矩增大。通过对比不同翼型的结果发现：NACA0026翼型平均静态力矩系数最大且达到稳定时间最短，S809翼型起动性能最差且反装时平均静态力矩系数最小，SI046翼型稳定转速最高。转速性能研究表明，叶片弦长的增大会增大叶片的质量，进而增大转动惯量，使得风力机的起动性能降低。本研究将对直线翼垂直轴风力机的设计提供有益的参考。     

基于CFD的翼型对轴流泵性能影响分析

为分析翼型对潜水轴流泵性能的影响,以比转速n_s=700潜水轴流泵为研究模型,采用三种不同的翼型791、Naca16、Naca65分别对潜水轴流泵叶片进行加厚。通过对不同翼型叶片进行CFD计算,得出翼型对潜水轴流泵性能的影响,最终确定791翼型用于产品开发。     

非对称可逆轴流风机S型翼型的设计与性能研究

S型叶片是可逆风机中较理想的叶片型式.在前人研究的基础上,本文采用NACA系列叶片作为原始翼型,设计出多种新型不对称双头双机翼S型翼型.分析这几种可逆式轴流风机翼型的数值模拟结果,比较流场分布规律,寻找到一种适合于设计工况下正、反双向吹风的地铁用可逆式轴流风机翼型.     

用优化β2A方法试制翼型通风机优良机型新工艺

介绍了一种以翼型截面铝型材制造叶片并制造具有不同几何参数的离心式叶轮的新工艺。研究了通过筛选叶轮试制翼型通风机优良机型的新产品试制方法。     

襟翼对风力机叶片翼型气动特性影响的数值模拟

对S823翼型及其对应的带有Gumey襟翼的翼型进行了数值计算,针对风力发电机运行环境,研究Gumey襟翼对S823翼型气动性能的影响.计算结果表明:带有Gumey襟翼的翼型明显改善了翼型压力面和吸力面的压力分布,因此翼型升力及升阻比均比翼型原型有显著增加.     

新型悬浮式双向潮流发电装置的设计与研究

当今世界能源紧缺,潮流能因自身诸多优越性一直是各国研究的热点.针对目前潮流能水轮机普遍无法双向获能的问题,设计一种新型叶轮.利用翼型分析软件Xfoil和仿真软件Fluent对基础翼型NACA24112进行数值计算,截取其前半段设计出新"S"翼型并进行动力学分析,根据Wilson设计方法求出叶片各个截面的弦长和扭角,修正后利用Catia进行三维建模并用Fluent对其仿真分析;为了提高叶轮的获能功率,设计了一种双向折线型导流罩,经Fluent仿真验证了其最佳扩口角度为26°;通过水槽实验,验证了叶轮具有较好的双向获能特性,得益于导流罩的聚流增速作用,使其具有较低的启动流速,在额定流速2 m/s时能达到最大获能效率25.4％.     

钝尾缘风力机翼型气动性能计算分析

钝尾缘风力机翼型有较好的结构和气动性能,是目前多被用于大型风力机叶片靠近轮毂区域的选定翼型.但钝尾缘翼型也有缺点,易产生大的脱流涡,这会降低叶片的气动性能.为了更好地研究钝尾缘翼型的性能,以了解其气动性能的降低能否与其结构性能的优化相匹配.采用计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)方法,对薄尾缘翼型S809和改进的钝尾缘翼型S809-100的性能进行模拟和对比,结果表明相对于薄尾缘翼型,钝尾缘翼型可以增大断面的最大升力系数和升力曲线斜率,并可以降低翼型污染对翼型升力影响的敏感度.     

基于CFX的导叶与叶片间距对泵装置性能改变的研究

基于CFX采用数值模拟方法计算轴流泵导叶进口边与叶轮叶片出口边的平行间距S的变化对泵装置性能的影响。在质量守恒定理和动量守恒定理的基础上,应用Navier-Stoke方程和标准k-ε湍流模型,通过对轴流泵全流道三维湍流数值模拟,求解了导叶出口处的速度场和压力场。分析了S=9mm,S=12mm,S=15mm 3种情况下,流量、扬程、功率和效率的关系,研究了轴流泵导叶进口边与叶轮叶片出口边的平行间距的变化对泵装置性能的影响。     

风力机的翼型弯度对风力机翼型气动性能的影响

利用CFD软件对S827翼型进行数值计算,验证了选用RNG k-ε两方程作为CFD数值计算的湍流模式的合理性.基于RNG k-ε湍流模式对S902和S903两种翼型的气动性能进行了数值模拟计算,研究了翼型弯度对翼型的升力特性、阻力特性、最大升力系数、最大升阻比、流动分离特性、失速特性和深失速特性等气动特性的影响.