航空用钢丝增强氟塑料软管脉冲载荷下寿命预测方法

钢丝编织增强氟塑料高压软管广泛应用于航空发动机管路系统,以航空用某型号软管为研究对象,结合数值和试验的方法,研究其疲劳寿命性能。基于压力载荷下软管应变测量和钢丝尺度软管精细化有限元分析得到压力-钢丝应力模型,结合应变载荷谱和钢丝疲劳试验得到的钢丝应力寿命模型,对用于航空发动机外部管路中的聚四氟乙烯软管在脉冲载荷下的寿命进行预测,预测结果略有偏大,主要由于脉冲载荷下软管周向应力较大,且脉冲累计会持续增大周向应力,使软管寿命加速损耗,软管在脉冲载荷下疲劳失效形式以斜口破裂为主,与应力分析得到的断裂平面方向一致。     

水平轴风力机尾迹流场试验

在水平轴风力机模型不同尖速比条件下,利用旋转单斜丝热线在风轮下游进行尾迹流场速度测量。采用周期性采样和锁相平均技术热线测量技术,获得了风轮下游尾迹三维流场的定量信息,为准确计算风力机的流场、载荷和气动特性等提供了依据。试验结果表明:风轮下游尾迹区内气流存在明显的三维性。尾迹在向风轮下游的发展传播过程中,尾迹中心形成的运动轨迹是与风轮叶片旋转方向相反的螺旋线。尾迹区内的速度亏损随风轮下游轴向位置的增加而减弱,在气流向下游流动的过程中尾迹速度亏损值逐渐衰减,尾迹区的宽度不断扩大,并逐渐与主流掺混融合。尾迹区内相同轴向位置上不同叶高处的速度型相似。在叶片的尾迹区内,流动的紊流强度大大高于周围的非尾迹区,其中紊流强度径向、切向分量较大,轴向分量最小,尾迹区内的紊流具有高度不均匀性。     

水平轴风力涡轮设计与性能预估方法的三维失速延迟模型--Ⅲ.模型改进

传统的水平轴风力涡轮设计与性能预估方法是基于经典的叶素理论以及二维风洞翼型气动数据,为有效地设计高性能的风力涡轮,必须对该方法不能处理的失速延迟现象进行修正.文献[1,2]通过三维积分边界层方程的求解,建立了初步的三维失速延迟模型,近期的理论研究和实际应用发现,该模型还存在不完善之处.在进一步研究失速延迟机理的基础上,结合大量的文献资料,运用最新的研究结果,提出了改进方法及新版本的三维失速延迟修正模型.通过与实测数据对比,表明改进模型具有更明确的物理意义及更加准确的水平轴风力涡轮设计和性能预估效果.     

基于方向场的指纹分类快速算法

本文经过分析比较以前的指纹分类的算法,提出一种基于Walsh函数的算法获取指纹的奇点和方向场,并利用方向场进行指纹分类的快速算法.根据指纹方向场的特点,以指纹奇点为中心,考察其邻近八个指定区域方向场的大致走向.依据传统的指纹分类方法将指纹分成弓型、斗型、左箕型和右箕型四种类型.实验表明,这种算法程序编制简单,计算速度快,检测结果可靠.     

镁合金板材温热成形韧性破裂准则

针对镁合金板材温热成形数值模拟过程中无法精确判断材料损伤破裂失稳的技术难题,建立考虑温度效应的镁合金板材温热成形韧性破裂准则;基于单向拉伸试验和温热成形极限试验,采用试验和数值模拟相结合的研究方法,确定镁合金板材温热成形韧性破裂准则中的材料参数;以建立的考虑温度效应的镁合金板材韧性破裂准则作为判断破裂的标准,对AZ31镁合金板材的温热成形极限进行预测,并且通过温热拉延试验进行试验验证。研究结果表明,考虑温度效应的镁合金板材韧性破裂准则适合镁合金温热成形数值模拟,应用建立的韧性破裂准则成功的预测板材温热破裂方式,揭示板材温热成形韧性破裂机理,预测结果与试验结果体现较好的一致性。     

水平轴风力涡轮设计与性能预估方法的三维失速延迟模型--Ⅱ.模型建立及应用

为解决传统的水平轴风力涡轮设计与性能预估方法存在失速延迟现象的问题,以三维边界层积分方程为理论基础,分析讨论了产生这种现象的原因,并得到了决定叶片表面气流分离点位置的关键影响参数,以及参数的作用范围和量级.在分离因子模型的基础上,建立了风力涡轮设计与性能预估方法的三维失速延迟修正模型,该模型由二个关键影响参数(s/r,Ωr/u∞)和三个与实测数据相关的经验修正因子(a、b、d)组成.通过与三个典型风力涡轮的实测结果对比,表明得到的叶片升力系数和功率输出符合很好,证明失速延迟修正模型有效适用,解决了原方法不适用于高风速工况的问题,提高了水平轴风力涡轮设计和性能预估水平.     

磁纳米流体热管太阳能集热装置换热性能试验

设计了一套换热系统试验台,分别把磁纳米流体和水作为热管的工质,对玻璃真空管内插热管式太阳能集热器进行对比试验,分析两种集热器处于不同倾角、不同天气条件、不同总辐射量下的光热转换瞬时效率及日平均效率。此外,比较了玻璃真空集热器和热管内插式集热器的平均热损失系数。研究表明:内插热管式集热器的平均热损失系数约为全玻璃真空管集热器的2.32%,远小于全玻璃真空集热管,且工质为纳米流体的热管式玻璃真空管太阳能集热器的热损失系数比水工质热管真空集热管更低,其瞬时效率及日平均效率更高,运行更加高效、安全、稳定。     

翼型处于不同程度的动态失速时流场的DMD分析

本研究先对风力机S809翼型处于3种不同程度动态失速下的非定常流场进行CFD(计算流体动力学)数值模拟,得到了翼型在振荡周期内升阻力系数随攻角的变化曲线,然后采用DMD(动力模态分解)方法对非定常流场进行模态分析,从中得到了非定常流场变化过程的主要模态和相应的频率以及能量等信息。通过对前6阶主要模态所包含的流场信息进行对比分析,DMD方法成功捕捉到了复杂流场中不同尺度的流动结构,直观地显示了不同程度动态失速非定常流场之间的差别。     

二维无叶扩压器旋转失速的正交模态分析

为了直观地揭示扩压器内部非稳定流动的周向传播和发展过程,采用本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,POD)对数值模拟得到的非稳定流场进行分解,辨识出不同阶的扰动模态,对成对和孤立模态在空间分布和时间变化上进行了分析,成对模态在周向空间分布上存在相位差,在时间变化上具有相近的振动幅度和周期,在时域上表现出周向传播的特性。孤立模态为"过渡态",代表对平均流动的修正,表示平均流动从一个状态过渡到另一个状态。重构了各阶模态在不同时刻的幅值信息,并对各阶模态幅值变化进行了傅里叶变换,得到对应的频率信息,并与线性稳定性方法预测结果进行了对比。     

尾缘厚度对涡轮叶栅流场的影响

现代汽轮机叶片的制造对尾缘厚度的要求非常苛刻,为了研究尾缘厚度对平面叶栅气动性能的影响,本文采用数值计算的方法对某现有的静叶和动叶叶栅,及在原始叶型的基础上将尾缘的厚度增加50%和200%的两对改进叶栅,进行了详细地分析。计算结果表明,随着尾缘厚度的增加,叶片通流面积沿流动方向的收敛程度略微减少,在前缘附近载荷减小,相当于载荷后移,同时尾迹宽度相应的增加,叶栅出口流动角度减小,叶栅损失增加。研究结果对理解和掌握尾缘厚度对涡轮叶栅流场的影响具有重要参考意义。