倾斜叶片垂直轴风力机气动性能的CFD研究

为了研究叶片倾斜对风力机气动性能的影响,采用三维流体计算软件FLUENT模拟了简化的倾斜叶片和直叶片风力机在自由空间的流场特性。研究表明,叶片倾斜能在不降低风力机风能利用率的情况下大幅度减小叶片上产生的驱动力矩的振动幅度;但是由于叶片倾斜产生的旋转半径的变化和对流场的改变,使得叶片在中间区域得到较低的力和力矩,在底端由于降低了翼尖涡流的影响增大力和力矩,而在顶端则相反地减小了力和力矩。     

翼尖小翼减阻特性模拟研究

飞机减阻是当今研究的热点问题,其中诱导阻力减小更是被广泛关注的重点。本文通过国际上通用CFD软件FLUENT分别对平直三维机翼与加装优化设计翼尖小翼的三维机翼进行模拟计算,并对比计算结果,分析翼尖小翼的减阻效果。     

实度对H型垂直轴风机转速影响的试验研究

设计制作了一台基于NACA0015翼型的变实度H型垂直轴风机模型,通过试验实际测量了H型垂直轴风机在不同实度下的转速变化情况,得出结论:实度对H型垂直轴风机平衡转速、启动时间、稳定状态下的波动值具有较大影响。     

风切变对大型H型垂直轴风机叶片受力状况影响的研究

简要描述了风切变产生的原因以及对风速的影响,以实例计算了风切变对大型H型垂直轴风机叶片受力状况的不利影响,针对此问题提出了叶片安装倾斜角δ的概念,以实例证明了最佳安装倾斜角的存在,并推导了安装倾斜角的计算方程组。     

1.5kW H型垂直轴试验风机数据采集系统

风能这种可再生能源正在成为新能源的重要力量.随着风力发电技术的快速发展,垂直轴风机无需对风,无变浆偏航装置,结构简单的优点逐渐被人们所认知.现介绍一种在垂直轴试验风机测试中采用的数据采集系统方案,该方案已成功应用到1.5kW H型垂直轴试验风机的风洞试验中,取得了良好的效果,为H型垂直轴风机的研发提供了有力的试验数据支持.     

基于叶片弦长的小型H型垂直轴风机气动性能分析

针对不同弦长下的小型H型垂直轴风轮模型,建立风轮外流场cFD(Computational Fluid Dynamic)模型,采用移动网格技术,选用RNG两方程湍流模型和基于压力的隐式Couple算法进行瞬态计算,获得风轮气动性能曲线,进而分析叶片弦长对小型H型垂直轴风力机风轮气动性能的影响.     

1.5kW H型垂直轴试验风机空气阻力试验

风能这种可再生能源正在成为新能源的重要力量.随着风电技术的快速发展,垂直轴风机无需对风,无变浆偏航装置,结构简单的优点逐渐被人们所认知.H型垂直轴风机具有扫风面积更大、质量轻、惯量小、结构简单等特点.实验对不同实度和支撑结构的1.5kWH型垂直轴风轮进行了无风条件下的电动拖动试验.通过对不同试验风轮空气阻力扭矩的测量和比较,初步了解了不同结构对H型垂直轴风机性能的影响,为今后兆瓦级垂直轴风机的设计提供了优化方向和参考依据.     

直叶片垂直轴风机气动设计参数分析

采用滑移网格技术对直叶片垂直轴风机风轮进行二维非定常数值模拟,获得在不同风轮设计参数下风轮的转矩.通过以风轮功率最大为性能指标,选取对风轮功率有直接影响的叶片安装半径、叶片弦长、叶片数和叶片高度四个主要因素作为自变量,采用正交试验优化设计方法对风轮参数进行优化,对正交试验结果进行极差分析.结果表明直叶片垂直轴风机风轮空气动力性能最优的一组风轮参数为R=1.05m,N=5,C=0.14m,H=1.4m.所得到的最优解与一般优化设计所得的结果类似,能够达到对直叶片垂直轴风机风轮进行优化的目的.     

L小翼对风力机气动性能的影响

以NREL 5MW水平轴风力机为研究对象,通过数值模拟方法,研究了未偏航状态和偏航状态下L小翼（β=45°、a=2m）对风力机气动性能的影响。通过分析叶尖处速度矢量图可知,安装L小翼能够降低叶尖扰流下洗速度,改变叶尖环量分布,减小叶尖涡强度,延缓叶尖处气流与叶片过早分离,增大了叶片上下表面压差,在较宽风速范围内提高了风力机的输出功率。当风力机处于偏航状态时,L小翼对风力机功率增升作用随着偏航角度的增大逐渐减小,随着风速的增大,功率增升作用先增大减小,在额定风速时功率增升效果最明显。L小翼增加了叶片转矩的同时降低了叶片输出转矩和轴向力的波动,改善输出电能品质,提高叶片抗疲劳性能,增加叶片使用寿命。     

风速对垂直轴风力机风轮气动性能的影响

不考虑连杆和转轴以及叶尖损失的影响,采用雷诺平均Navier-Stokes方程和k-ωSST湍流模型对直叶片垂直轴风力发电机风轮进行二维数值模拟,考虑风轮处于不同来流风速时,三叶片与五叶片风轮流场分布及压力场分布的异同。为后续研究提供良好的指导方向。     

基于源项和贴体网格CFD的翼型冠涡轮叶栅气动性能预测对比

翼型冠是控制涡轮叶片叶顶泄漏流动的一种叶顶结构。在翼型冠涡轮叶栅气动性能的数值模拟中,为降低计算成本,本文采用了一种基于源项的CFD技术。该方法无需构建翼型冠真实几何结构和生成贴体网格,只需在叶顶附近构建源项域并采用均匀网格进行离散,随后在网格点上定义材料多孔度,并在控制方程中引入与多孔度有关的源项函数。采用基于源项的数值模拟方法,首先计算了某一翼型冠涡轮平面叶栅的气动流场,并分析均匀网格尺寸和湍流模型方程源项对计算结果的影响。然后,在翼型冠源项基础上,分别增加了密封齿和叶顶喷气源项,以研究源项法在有密封齿和有叶顶喷气翼型冠叶栅性能计算中的准确性。通过与基于贴体网格(即真实结构)的数值模拟结果相对比,发现源项法计算能够较准确地评估翼型冠、密封齿和叶顶喷气对涡轮叶栅气动性能的影响。此外,降低均匀网格尺寸能提高源项法的可靠性。研究有助于发展用于模拟包含任意复杂结构流动问题的计算方法,能为基于源项法的翼型冠叶顶结构优化提供快速准确的数值模拟工具。     

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。     

自循环机匣处理对离心压气机气动性能影响分析

对比分析了带实壁机匣与带处理机匣的压气机模型在多工况下的气动性能,结果表明,在不同转速下,处理机匣结构都具有不同程度的扩稳作用,但同时也造成绝热效率有所降低,而且峰值效率损失随着转速增大而加剧;处理机匣前后槽口与叶顶通道形成的回流运动可有效地削弱激波与间隙泄漏流的强度以及二者的相互作用,有利于改善叶轮通道的气体流通性。     

蜗壳宽度对采棉机风机气动性能的影响

为探寻更为合理的采棉机风机蜗壳宽度,分别建立了5种不同蜗壳宽度的风机模型。采用数值模拟的方法分析研究了蜗壳宽度变化对风机性能的影响,并对比分析了改良后的风机和原风机在不同流量工况下的流场特性。结果表明:随着蜗壳宽度增加,风机性能降低。当蜗壳宽度减小10 mm时,风机全压和吸口负压明显增大,风机性能得到提高;但当蜗壳宽度进一步减小20 mm时,风机性能又明显下降。改良后的风机较原风机流场质量得到了一定程度的改善。     

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。     

空气动力套件对汽车气动性能影响的研究

随着计算机技术不断地高速发展,在越来越多的汽车以及车身附件的开发设计过程中运用了计算流体力学(CFD)方法。以计算流体力学为理论基础,以简化处理后的某型SUV模型作为研究对象,以CATIA、ICEM-CFD以及ANSYS-FLUENT作为研究工具对汽车的气动性能进行研究。通过仿真计算得到了原始模型和三种加装气动套件模型的车身阻力系数和升力系数。综合动力性、经济性、稳定性对计算结果进行对比,分析了加装不同气动套件汽车的气动性能差异以及产生这些差异的主要原因,并根据不同需求选出合适的加装方案。     

叶顶间隙形态对离心压缩机整级气动性能的影响

对某离心压缩机模型级6种不同的叶顶间隙形态的流场进行了数值模拟,分析了叶顶间隙形态对离心压缩机模型级整级气动性能的影响,详细分析了不同间隙形态内部的流动结构。研究结果表明:由于叶顶间隙的存在,在整个工况范围内级压比,多变效率,能量头相比无间隙时都有较大幅度下降,特别在大流量区下降更加明显,而且不同的间隙形态对级性能的影响也不同,与无间隙相比间隙1在设计工况点压比下降1.77%,多变效率下降0.65%,能量头下降3.08%,间隙4在设计工况点压比下降4.38%,多变效率下降2.41%,能量头下降7.08%,而间隙2,3,5,6的间隙值在间隙1和间隙4之间,其整级气动性能也介于间隙1和间隙4之间,其中间隙3和间隙5的整级气动性能要优于间隙2和间隙6。     

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...     

叶片载荷对半开式离心叶轮气动性能的影响

为提高半开式离心叶轮的气动性能,采用数值模拟及分析方法对三种叶片载荷分布的叶轮在不同叶顶间隙下的流动特征及性能参数影响进行了量化对比,结果表明:载荷分布形式与叶顶间隙值对叶轮气动性能有影响,当载荷前置时,叶轮性能受间隙的影响最小;叶顶间隙引起的泄漏量对叶轮性能影响不明显;叶轮流道中后段的流动性能更易受载荷、叶顶间隙值等因素的影响,导致效率下降。