周向弯曲叶片压缩机转子流场的数值模拟

为了研究叶片周向弯曲对压缩机转子性能的影响。利用三次样条曲线来构造叶片径向积迭线，以形成不同形状的正反弯叶片，并采用有限体积时间推进法求解N-S方程。方程中增加了“粘性体积力”项来模拟流体粘性对转子流场的影响，并对带弯曲叶片的压缩机转子的内部流场进行了数值模拟。对计算结果进行全面分析。得出结论。     

Savonius风力机叶片弧度的数值模拟研究

为研究Savonius风力机的叶片弧度对其功率性能的影响,建立Savonius风力机的二维有限元分析模型,应用FLUENT进行数值模拟计算。计算基于RNG k-ε湍流模型,采用滑移网格技术实现风力机的转动。研究了叶片弧度从(140～180)°范围的风力机在不同尖速比下的平均力矩系数与平均功率系数,通过比较最大平均功率系数来确定叶片弧度的最优值。数值模拟的结果表明:叶片弧度越小,Savonius风力机受到的阻力矩越大,其平均力矩系数和平均功率系数就越低,即功率性能越差;叶片弧度在180°时,Savonius风力机功率性能最优。     

风力机叶片气动特性数值模拟

在保证定雷诺数和定风速的情况下,通过FLUENT软件分别模拟了不同攻角下二维翼型NACA4412的绕流流场,得到了翼型的表面压力分布、速度分布以及升、阻力系数,从而确定了最佳攻角。     

水平轴风力机叶片表面积灰厚度对三维气动特性影响的数值模拟

采用数值模拟方法分析了叶片表面积灰厚度对风力机三维气动特性的影响。首先,采用CFD软件包FINETM-TURBO建立风力机的三维模型,模拟叶片表面光滑的情况下风力机的三维气动特性,并与文献实验数据进行比较,验证了该模型的有效性。然后模拟了积灰厚度变化对风力机三维气动特性的影响,得到了不同积灰厚度下叶片的压力分布、速度分布的变化。结果表明,叶片表面积灰厚度对风力机叶片气动特性有较大影响:随着积灰厚度的增加,叶片两侧大部分区域风速减小,气流运动无规律性增强,压力面与吸力面压差减小,风力机效率降低。     

CFD 数值模拟在风机叶片设计中的应用

以12．MW水平轴风力机为例,基于Willson理论对其叶片进行设计,再采用三次样条插值函数对设计所得叶片参数进行修正。针对修正前后两组叶片数据分别建模,采用CFD技术分别对两组模型进行数值模拟,然后从风轮流场压力和风速两方面对数值模拟结果进行对比分析。通过对修正前后模型叶轮的功率、压力、流场特性进行比较,得出修正后叶轮模型气动性能优于原始叶轮模型的结论。     

水平轴风力机叶片翼型的气动特性数值模拟

为了直观形象地探讨水平轴风力机叶片翼型的气动特性,利用计算流体力学软件FLUENT对水平轴风力机叶片常用翼型FFA-W3-211,FFA-W3-301和NACA63-215进行了数值模拟,并与试验数据进行对比和分析,验证数值模拟的可靠性。有利于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设计和研发提供重要依据。     

水平轴风力机叶片动态响应分析

为了获得水平轴风力机叶片在时变载荷作用下的动态响应,把叶片简化成悬臂梁,利用二结点梁单元进行离散化建模,并考虑由于叶片旋转所产生的离心刚化作用和气动阻尼作用,分析叶片弯曲振动的固有动力特性。在建立叶片结构动力学运动方程、计算叶片所受时变载荷的基础上,运用Newmark法和模态叠加原理对风力机叶片的动态响应进行计算,编制相应的有限元计算程序。以某1.0MW风力机为例,仿真其在湍流风场作用下的发电工况,获得其叶片的结构动力响应。仿真结果表明,大型水平轴风力机叶片在工作过程中承受较大的振动和变形,离心刚化和气动阻尼作用都对其结构动力响应有着较大影响。     

可植入式微型轴流血泵流场的数值模拟

利用CFD技术对血泵内部流场进行分析可以大大缩减血泵的研制周期和成本,采用非定常的三维N-S方程和基于非结构网格的有限体积法,利用k－ε湍流模型和滑移网格模型,对一可植入式轴流血泵进行了三维数值模拟,得到满足生理要求的扬程曲线。同时对泵内流场进行了分析,对导流叶片的作用及其对内部流场、扬程的影响进行了探讨,为血泵的进一步优化设计提供了参考依据。     

双叶片螺旋离心泵的内部流场模拟

以双叶片螺旋离心泵为研究对象,选用k-ε标准模型,采用CFD软件Fluent计算双叶片螺旋离心泵的三维内部流场.通过对双叶片螺旋离心泵内部流动速度、压力分布与捕捉到的流动冲击、间隙流等重要现象的分析,为双叶片螺旋离心泵的性能改善提供了可靠的信息.通过分析,提出了在设计双叶片螺旋离心泵时的一些改进措施.     

对转风力机的设计及流场数值模拟

基于传统单转子风力机风能利用系数低的缺点,采用改进的Wilson方法设计了一个对转风力机,减小了湍流尾流的影响,提高了风力机总的风能利用系数。研究了两转子半径比对总的风能利用系数的影响。通过三维数值模拟对所设计的风力机进行了设计工况的流动分析。研究结果表明两个转子的最佳半径比为1.5,此时总的风能利用系数能够达到0.52,风能利用系数比单转子的风力机提高了15.6%,风能利用效率得到了一定的改善。     

增加短叶片的9-26型风机流场数值模拟

风机的设计过程中,可以采用在长叶片中间安装短叶片的方法来提高风机性能.为了深入了解增加短叶片后的风机流场,应用计算流体力学软件Fluent对某9-26型高压离心风机进行了加装短叶片后的数值模拟并对结果进行分析.计算结果显示,在相同的进出口条件下,增加短叶片的风机流量可增加约5%,出口全压平均增加约10%,叶片的长短对流量的增加也有所影响.计算中所采用的是标准k-ε湍流模型与非结构化网格.模拟结果可以有效帮助人们改进风机性能.     

水平轴风力机不同叶片设计方法的研究

分析了等升力系数法、等弦长法、Glauert设计法、失速型Glauert设计法和Wilson法五种常用的风力机叶片设计方法。利用MATLAB软件编制了叶片设计和性能计算程序,分别用上述五种方法设计了300W新翼型风力机叶片,并做了气动性能的对比分析。结果表明,基于Wilson法设计的风力机叶片,气动性能最佳,且更加符合设计要求。为了进一步验证设计计算的可靠性,在内蒙古工业大学可再生能源基地,完成了用Wilson设计法设计的风力机的功率测试实验,实验结果与计算基本吻合。     

风力发电机叶片气动特性数值模拟

建立小型风力发电机叶片的三维流场模型,运用流体软件(FLUENT)分析旋转叶片在不同风速作用下的流动特性及气动特性的变化规律。结果表明:随风速的增大,叶片失速现象越严重,叶尖处的压强和流速均达到最大值;同时,风力发电机输出功率增大,叶尖速比和风能利用系数都减小。利用风能实验平台对小型风力发电机进行了实验测试,将所得数据与数值模拟结果进行对比分析,验证了数值模拟方案的准确性和有效性。     

随机风沙冲蚀叶片涂层的数值模拟研究

为了研究风机叶片涂层在随机风沙下的失效形式，本文对随机风沙冲蚀叶片进行数值模拟。以内蒙古为例，利用威布尔分布模型建立随机风速模型，并通过EDEM与Fluent耦合进行风沙冲蚀仿真，分析流固耦合面FSI动态压力的时间历程数据以及沙粒冲击叶片涂层的冲击载荷，最后利用有限元方法将所得的随机载荷施加到叶片模型进行分析。结果显示：知流固耦合面FSI的动压介于20～140 Pa之间，沙粒的冲击载荷介于0.4～7.9 N之间，均具有显著的随机性，叶片涂层的最大应力响应为2.79 MPa，位于叶片尖端前缘及其侧面附近。     

风力机叶片截面运动稳定性的数值分析

用数值方法绘出叶片振动的时间位移响应曲线,根据响应曲线得出叶片运行状态,进而确定影响风机叶片气动弹性稳定性的物理因素和关键参数。     

水平轴风力机复合材料叶片结构特性有限元分析

应用解析法和有限元法求解了构件受拉压、弯曲、扭转三种基本变形的应力和强度比,并进行了结果的比较分析;采用ANSYS的APDL语言,建立了2MW水平轴风力机复合材料叶片的有限元模型,分析了叶片的模态和静力特性.结果表明:应用有限元分析的几何建模,铺层定义,约束以及载荷定义均正确,固有频率、应力和位移的数值结果具有可靠性;...     

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.     

水平轴风力机叶片的结构设计与有限元分析

设计了一种1．5MW水平轴风力机叶片模型,运用ANSYS Workbench对叶片模型添加材料属性、划分网格、施加载荷与约束进行有限元分析。进行了叶片在静止状态和有预应力作用两种工况下的结构模态计算,分析了叶片在被施加极限挥舞栽荷作用下的表面应力分布情况,计算了叶片的最小模态频率和最大应力分布情况。     

导流型垂直轴风力机内部流场数值模拟中若干问题的探讨

导流型垂直轴风力机是以在传统垂直轴风轮外增加一圈导流叶片而得名,其气动性能往往高于常规垂直轴风力机。导流型垂直轴风力机的绕流场是典型的内外流结合的多尺度、非定常、不稳定的三维漩涡流场。对这种复杂流场进行全三维、真正意义的非定常数值模拟,所需的计算量远远超出微机的现有能力,且其所需的计算时间也往往超出企业产品的设计周期。通过讨论在对该种风力机流场进行数值模拟时的两个问题,旨在寻求一种计算量与计算时间适中,并具有一定计算精度的计算模型:其一,在处理旋转风轮与静止导风轮之间的非定常计算信息传递时,采用计算量较小的多重参考坐标系法代替计算量极大的滑移网格法的可行性;其二,在数值模拟中,采用二维简化模型代替三维实际模型的可行性。研究结果表明:滑移网格法与多重参考坐标系法对导流型垂直轴风力机外特性的计算结果具有相当的一致性,然而对流场内特性的计算结果存在一定的差异,这种差异在风轮迎风面中表现地较明显;二维简化模型与三维实际模型的数值计算均能获得相似的外特性曲线与相同的最佳尖速比,然而其计算的外特性参数在数值上普遍低于对应的三维模型计算结果。就导流型垂直轴风力机流场的数值模拟而言,采用二维简化模型并配合多重参考坐标系法,不...     

10kW直驱型风力机整机数值模拟分析

基于SIMPLE算法,采用RNG k-ε湍流模型,结合有限体积法对流场的控制方程进行离散,运用ANSYS Workbench软件中的CFX模块和Static Structure模块进行流固耦合模拟,在考虑风力机机舱与塔架的影响下对风力机整机在4种不同风速下的流场特性和风力机运行过程中结构的应力应变进行模拟仿真,与无机舱和塔架情况下的流场特性进行了对比。结果表明:机舱和塔架的存在对流场的特性有明显的影响;叶片的风压分布在叶尖部位比较明显;风力机整机最大应力集中在叶片上距叶根2/3处;在风速增加的情况下,叶根与轮毂连接处的应力有比较明显的增加。