带质量块的微型压电式风能采集器研究

基于风致振动机理的微型风能采集器可以将风能转换为电能,在无线传感等领域具有广阔应用前景.漩涡脱落频率与风速成正比,当漩涡脱落频率与微型风能采集器固有频率接近时,采集器有较高输出功率,因此为了在低风速环境应用风能采集器,需要降低其固有频率.引入质量块可以降低微型压电式风能采集器的固有频率,使其在较低风速下产生较高输出功率...     

Scattering of Electromagnetic Waves by Drift Vortex in Plasma

In a quasi-two-dimensional model, the scattering of incident ordinary electromag- netic waves by a dipole-electrostatic drift vortex is studied with first-order Born approximation. The distribution of the scattering cross-section and total cross-section are evaluated analytically in different approximate conditions, and the physical interpretations are discussed. When the wavelength of incident wave is much longer than the vortex radius （kia〈〈1）, it is found that the angle at which the scattering cross-section reaches its maxim depends significantly on the approximation of the parameters of the vortex used. It is also found that the total scattering cross-section has an affinitive relation with the parameters of the plasma, while it is irrelevant to the frequency of the incident wave in a wide range of parameters of the vortex. In a totally different range of parameters when incident wave is in the radar-frequency range （then kia 〈〈 1, the wavelength of incident wave is much shorter than the vortex radius）, the numerical procedure is conducted with computer in order to obtain the distribution and the total expression of the scattering crosssection. Then it is found that the total scattering cross-section in the low frequency range is much larger than that in high frequency range, so the scattering is more effective in the low frequency range than in high frequency range.     

基于正交分解技术的汽车非定常流场分析及重构

为有效开展汽车气动优化设计和主动流动控制技术,采用正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,POD)技术分析汽车非定常流场中POD模态的物理意义,并利用重构技术建立汽车外流场瞬态简化模型.大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)仿真结果与实验结果的对比表明该仿真方法有效.POD分析结果表明:低阶模态主要对应分离泡的附着流动,包含流场中较高的能量;其他各个高阶模态含能相对较低,表征小尺度涡的作用.当保留前15阶POD模态时,通过重构技术可获得70%的原流场能量,得到的降阶模型可以较好地捕捉流动的特征.     

非定常流Weis-Fogh机构在零航速减摇中的应用

由于Weis-Fogh机构的仿生机构可以在零航速下产生升力,因此可以用来进行零航速减摇.基于势流理论建立的Weis-Fogh机构升力模型忽略了翼缘的分离涡对翼的作用,所以不能更好地模拟实际流场.因此基于点涡模型建立Weis-Fogh机构升力模型,并对Weis-Fogh机构张开时所产生的升力进行了数值计算.通过对有分离涡的Weis-Fogh机构升力和没有分离涡的Weis-Fogh机构升力之间的对比,发现前者产生的升力远大于后者.最后同实验数据进行了比较,证明该点涡升力模型可以更好地模拟翼上产生的升力.     

热力驱动式无线蒸汽涡街流量计的设计

介绍了温差发电的原理,应用低功耗仪器的设计方法,研制了一套基于蒸汽的温差发电、充电功能的低功耗无线涡街流量计.引入无线通信方式,摒弃了传统自动化仪表布线繁琐的缺点.该流量计具有较好的实用价值.     

混流式水轮机偏工况运行的大涡模拟方法验证

为更准确地预测混流式水轮机在偏离最优工况时的内部流动特性和外特性,采用大涡模拟方法(LES)对其进行数值研究,针对LES方法,对比单相流计算和空化模型计算的结果.结果表明:基于空化模型的LES预测混流式水轮机内部流场比单相LES更为精确,偏工况下,多相流LES计算能捕捉到更准确的叶道涡结构和尾水管涡带结构.对比模型实验结果表明,LES计算能更好地预测水轮机的外特性,包括流量曲线和效率曲线.基于非定常的水轮机内部流动的LES,使用Q方法提取转轮区的空化叶道涡和尾水管涡带,研究叶道涡的高频运动和涡带的低频演化规律,在活动导叶开度10 mm、单位转速64.9 r/min工况下,叶道涡演化频率为转频的15倍,而涡带演化频率为转频的0.4倍,和实验结果相符合,验证了在复杂三维流动中LES方法的准确性.     

三峡地下电站进水口漩涡特性研究

为了探明三峡地下电站进水口前漩涡特性而进行了1:100三峡水利枢纽水工整体模型和1:70地下电站水工整体模型试验.成果表明,各机组进口前均未出现危害机组安全稳定运行的吸气漩涡,仅在1号机和6号机进口处偶尔出现浅层不吸气漩涡,这是由于拦污栅起到了消涡作用.     

仿生翼型对半主动扑翼捕能性能的影响

为了分析仿生翼型对半主动扑翼捕能性能的影响,该文在Fluent流体求解器的基础上,通过二次开发,编制了一套可有效求解流体流动、扑翼主动转动和被动往复扑动的计算程序。在此基础上,研究仿蜻蜓翼型、仿海鸥翼型、NACA0012和NACA0015四种翼型的捕能性能,结果表明采用仿生翼型的扑翼具有更好的捕能性能。进一步通过对不同外形扑翼的流场分析发现,采用仿生翼型可使扑翼在被动往复扑动过程中产生更强的涡流,并且在俯仰运动过程中可延缓涡流从扑翼表面脱落,从而使扑翼具有较好的捕能性能。     

混流式水轮机小开度下导水机构内湍流特性和叶道涡结构研究

为准确捕捉小开度流动的瞬态湍流特性,充分了解流场结构,采用滑移网格技术以及基于Vreman亚格子模型的全局动态大涡模拟方法,不仅得到混流式水轮机全流道内速度、压力以及涡量的分布,同时捕捉到了活动导叶周围独特的流动形式和叶道涡的时空演化。计算结果表明：当高转速、小开度工况时,流道内流体的圆周速度占有绝对优势,加强了导叶后尾迹涡的相互影响,致使流道中发生更为剧烈和复杂的漩涡、脱流等各种水力不稳定现象。从蜗壳到转轮室的压力脉动均以低频为主,主要的频率能量成分基本相同,说明小开度低频异常振动与压力波的传递有关。叶道涡是致使叶片疲劳破坏的主要因素。     

基于iDDES的双三角翼大迎角非定常涡破裂特征分析

采用基于两方程k-ω-SST模型的iDDES方法对80°/65°双三角翼涡破裂流动进行了数值模拟,获得了迎角α=30°~40°范围内,涡破裂在双三角翼主翼面上方发生时的气动力、表面压力、空间涡结构、湍动能等流动信息,在与风洞实验充分比对的基础上,详细分析了涡破裂发生时的涡破裂形态,表面压力均方根值分布,非定常气动力、表面压力脉动等流动特征,对涡破裂与气动力频谱、表面压力/压力脉动、空间速度、湍动能分布之间的相互关系进行了阐述,并分析了以这些流动信息为判据得到的涡破裂位置之间的相关性。