尾流干扰下舰载机的着舰控制研究

舰载机在着舰过程中受到尾流干扰导致稳定性不好,为了提高舰载机的着舰动态稳定性,提出基于小扰动补偿的尾流干扰下舰载机的着舰控制方法。构建尾流干扰下舰载机着舰控制约束参量模型,采用惯性姿态融合方法进行飞机着舰的动态姿态调节,根据尾流干扰导致的姿态偏移量进行误差反馈修正,实现对舰载机着舰过程中的位姿自适应控制,提高着舰控制的稳态性和动态性。仿真角表明,该方法能提高飞机着舰的稳定控制性,控制过程的鲁棒性较高。

水雷主动声引信抗尾流干扰研究

本文研究了舰船和尾流的声反射特性，分析了它们之间的区别。根据大量的实测数据，提出了主动声引信抗尾流干扰的方案和措施，在实际应用中取得了良好的效果。

考虑叶片结构变形的错列式两风机尾流干扰效应研究

随着风力机技术日益成熟,叶片逐渐向大型化和柔性化发展。同时,不同布置形式下风力机之间会产生复杂的尾流干扰效应,因此考虑多风机叶片气动-弹性耦合的尾流干扰效应成为了重要课题。该文采用自主研发求解器FEWF-SJTU,基于欧拉-伯努利梁理论和致动线模型,进行了湍流入流条件下错列式两风力机气动-弹性耦合尾流效应大涡模拟研究。结果表明:随着错列间距的增大,下游风机在挥舞方向上的变形量逐渐增大,而摆振和扭转方向上的变形量逐渐减小;考虑叶片结构变形对推力的影响作用相对较大,但是随着错列间距的增大,下游风机气动功率的增长率大于气动推力;叶片结构变形主要影响远尾流区的尾流速度和尾涡结构,且随着错列间距的增大,风力机之间的干扰效应相对减小。

水平轴风力机偏航与俯仰尾流特性

风力机的尾流干扰效应是影响风场下游风力机性能和风场出力的主要因素,通过调整风轮姿态可有效改善尾流干扰效应,但同时也引入了更为复杂的非定常气动特性和尾流场分布。为了研究风轮姿态控制的尾流特性,基于升力线和自由涡尾迹模型建立了水平轴风力机气动和尾流仿真模型,以NREL 5MW风力机为研究对象,在额定风速条件下,研究了叶轮偏航和俯仰工况下的尾流结构特性。在此基础上,对存在风切变和塔架影响时的风力机偏航和俯仰工况产生的尾流干扰进行了分析。研究结果表明:风轮的偏航和俯仰会引起尾流涡结构失稳提前、远尾流区湍流度增大,同时会导致尾流中心发生偏转和尾流作用区域减小,并加快速度亏损恢复,降低尾流效应对下游的干扰。风切变会产生类似风力机俯仰的效果,使得尾流抬升,作用区域减小。塔架对近尾流区的干扰较为显著,而俯仰控制会降低塔架对尾流的干扰。

尾流干扰下的飞机纵向航迹仿真

在飞机空中加油过程中,由于受油机和加油机在对接时有尾流场的干扰,从而使得尾流对飞机受油机纵向航迹的控制产生干扰。首先建立飞机的纵向运动方程,将尾流的影响等效到受油机的纵向模态中,建立受油机在尾流影响下的数学模型,然后将其干扰效果等效到飞机纵向模型的数字仿真中,设计并完善了基于PID的尾流干扰下的俯仰角和高度控制器。通过仿真结果可以知道,实际航迹与理论航迹的曲线几乎重合一致,说明该系统具有良好的跟踪能力和抗干扰能力。

直升机旋翼/机身气动干扰的计算方法

应用先进的自由尾迹分析方法 ,对旋翼 /机身的气动干扰进行了计算。该方法建立在桨叶的二阶升力线模型、旋翼的全展自由尾迹模型、机身的源面元模型、旋翼的配平模型的基础上 ,通过迭代旋翼 /尾迹在机身上的诱导速度和机身在桨盘平面、尾迹定位点的诱导速度 ,形成一个全耦合的综合分析模型。在该模型中 ,采用“数值解 -分析解匹配”的方法建立了一贴近涡 /面干扰模型来计入机身对尾迹畸变的影响。作为算例 ,分别计算了旋翼 /机身组合状态机身上的定常、非定常压强分布和气动载荷 ,并与实验结果进行了对比 。

两并列方柱绕流相互干扰的数值研究

用数值方法研究了绕流两并列方柱的气动力及其相互干扰· 使用了陈素琴等人提出的对流项用三阶逆风格式的带多重网格的改进的MAC方法,对两并列方柱的流场进行了模拟· 结果表明:两并列方柱在不同的间距比时其干扰特征有很大的不同,小间距比时出现双稳态偏流,流动并不对称于双方柱间隙的中心轴线,而是偏向其中的一个方柱·

双风力机风向变化时尾流及阵列数值研究

为有效利用风力资源和土地资源,使风力机间的尾流影响降到最低,采用Fluent 6.3软件,对不同排列情况下固定距离的两台风力机进行了数值模拟,通过比较单机风力机及不同角度布置下两台风力机的输出功率和流场分布,对风力机间相互影响造成的功率损失进行了分析.结果表明:运行中的风力机相互之间存在尾流互扰现象,导致下风向风力机功率损失;串列布置时,下风向风力机叶轮对上风向转子的发散状尾流具有收敛作用,由于受其尾流影响,功率明显降低;随着风向发生变化,下风向风力机移出上风向风力机转子尾流阴影,其功率逐渐增加,所以机组间距离须与当地盛行风向变化范围成正比.

喷气流与栅后流场掺混及干扰效应的探讨

应用有效的冷气喷射模型 ,结合涡轮叶栅三维流场计算程序 ,对叶片尾缘对开缝喷气进行了数值模拟。从栅后速度场、总压场以及气流角分布的角度 ,研究了射流与主流的掺混及干扰过程 ,结果表明 :采用对开缝喷气的涡轮叶栅 ,在尾缘附近射流与尾迹的掺混占主导地位 ,经过一段距离后 ,尾迹与主流的掺混起主要作用 ,而且后缘对开缝喷气对尾迹的流动结构及漂移过程有一定的影响。

超音速射流与弹体绕流干扰流场数值分析

绕弹体的超音速气流与火箭发动机燃气喷流相互作用，在弹体底部形成了复杂的干扰流场。本文应用了四阶的ＭＵＳＣＬＴＶＤ格式，求解雷诺平均的ＮＳ方程，对这一复杂流动进行了数值模拟，得到了流场结构随不同喷口压力的变化规律。

火箭燃气喷流与弹体超声速绕流干扰流场数值分析

绕弹体的超声速气流与火箭发动机燃气喷流相互作用，在弹底部形成了复杂的干扰流场。应用四阶的ＭＵＳＣＬＴＶＤ格式，求解雷诺平均的Ｎ－Ｓ方程，对这一复杂流动进行了数值模拟，得到了流场结构随不同喷口压力比的变化规律。

带偏航角串列式两风机复杂尾流场数值模拟

在多风机风电场中,通过主动调节上游风机的偏航角度,抑制上游风机尾流对下游风机的影响,减少风力机机组之间的尾流相互干扰,以达到提高整个风电场效率的目的。采用基于开源平台Open FOAM自主开发的FOWT-UALM-SJTU求解器中风电场求解模块ALMWindFarmFoam,将致动线模型与CFD方法相结合,利用大涡模拟(LES)计算研究当上游风机处于不同偏航角度时,两风机之间的复杂尾流干扰效应。对比分析偏航角度改变时,上下游风机气动功率的输出特性,尾流速度变化以及风机的尾涡结构。数值模拟结果表明:在上下游风机沿流向方向距离保持不变的情况下,随着上游风机偏航角度的变化,上下游风机的尾流干扰现象以及下游风机的入流条件会发生明显改变,并会对下游风机的气动功率输出以及两风机风电场的整体流场产生显著影响。

基于致动线模型的错列式两风机尾流场数值模拟

风电场中风机之间存在十分复杂尾流相互干扰现象,尾流相互干扰效应对风机的功率输出、叶片载荷等产生十分显著的影响。采用致动线模型以及计算流体力学方法,研究两风机之间的复杂尾流干扰效应。在保持两风机纵向间距一样的情况下,考虑两风机在不同横向间距下,数值模拟两风机的部分尾流相互干扰现象,分析两风机的气动功率输出特性、尾流速度变化特性、风轮平面附近轴向诱导因子分布特性,尾涡结构以及尾流干扰效应。数值模拟结果表明:在上下游风机在沿着流向方向距离保持不变的情况下,随着横向间距的变化,上下游风机的尾流存在十分复杂的尾流相互干扰效应,对下游风机的气动功率输出以及两风机风电场的整体流场产生了显著的影响。

半潜式浮式风机平台绕流力学特性与尾流分析

柱体绕流是海洋工程领域的重要问题.流体绕经海洋平台所产生的周期性涡脱会造成平台往复运动,这将加剧平台系泊结构疲劳损伤,降低结构疲劳寿命.为研究多柱式浮式风机平台绕流的力学特性,厘清尾流之间的干扰机理,采用Delayed Detached Eddy Simulation(DDES)方法分析了半潜式浮式风机平台在不同来流角和流速下的力学特性,从相干结构层面研究了尾流干扰机理,并分析了立柱尾流之间的空间相关性.结果表明:下游立柱的阻力系数平均值随流速变化而有较大波动;流场相干结构以流向涡和发夹涡为主;相干结构之间的相互作用是导致尾流干扰的原因;上下游立柱尾流具有不同的相干结构,但两者仍有较强的空间相关性.研究结果可为深入理解多柱式海洋平台绕流现象提供理论参考.

不同尾缘喷射对涡轮叶栅气动性能的影响

通过尾缘喷气模型与涡轮叶栅流场计算及附面层参数的关联 ,初步提供了能较为准确预测尾缘冷气喷射对尾迹参数分布规律及气动性能影响的理论预测系统。对半开缝和对开缝两种尾缘冷气喷射的研究表明 :喷气流量比增大时 ,两种不同形式叶栅的能量损失系数都有先减小后增大的趋势 ;在相同条件下 ,半开缝叶栅的能量损失系数比对开缝在相应条件下的要稍小一些 ;

低雷诺数下两类串列圆柱的涡激振动

为了研究上游圆柱的运动状况对下游圆柱涡激振动的影响,针对两类串列双圆柱(上游圆柱固定、下游圆柱可作两自由度振动,上下游圆柱均可作两自由度振动),在低雷诺数下(Re=100),采用数值模拟方法,研究了下游圆柱在不同尾流干扰下的振幅、振动频率、相位差等振动特性随折减速度的变化规律,从能量输入和尾流模态角度探讨了上游圆柱的振动状况对下游圆柱涡激振动的影响规律及其流场机理。研究表明:上游圆柱的运动状况对下游圆柱涡激振动有显著影响;与上游圆柱固定情况相比,上游圆柱振动时下游圆柱存在明显的振动锁定区间;下游圆柱横流向振幅更大且最大振幅发生在更高的折减风速下。振动过程中两类串列圆柱的顺流向间距比明显不同。上游圆柱固定时,顺流向圆柱间距大于上游圆柱振动情况。两类双圆柱的尾流模态也有明显不同,上游圆柱固定、下游圆柱振动时的串列双圆柱为平行涡街模态,而上下游圆柱均能振动时的尾流为“2S”模态。

风能工程中流体力学问题的研究现状与进展

中国风电行业发展十分迅速,总装机容量和新增装机容量已达到世界第一,主力机型将从兆瓦级发展到多兆瓦级(>5 MW),风资源已从陆地扩展到海上,这些变化将带来一系列新的问题.本文将就目前风力发电行业中的流体力学问题进行综述和探讨,总结其研究现状及取得的进展.主要包括大气边界层风特性、局部复杂地形影响及微观选址、风力机尾流干扰、风力机专用翼型族、风力机性能计算、气动弹性、海上风力发电的基础及水力作用等问题.此外,还针对目前发展迅速的计算流体力学问题进行了讨论.最后指出中国风电技术的不足及措施.

风电场中机组间距对风力机性能影响研究

为有效的利用风力资源和土地资源,使风力机间的尾流影响降到最低。利用Fluent软件对同方向来流的两台风力机的风电场,在3个不同间距条件下模拟出风力发电机组运行工况下的流场,并分析不同间距条件下的风力机整机气动性能的特点和差异,以及尾流对下风向风力发电机组功率的影响,观察其叶轮表面以及整机的压强分布、流速分布、湍流强度、流速矢量等流态图,并对风电场风力机的布置提出建议。

并排塔器流致振动特性及预测模型研究

并排塔器是伴随着行业精细化、高效化和大型化出现的新型组合设备,呈现并列密排的特点,且各塔之间不设连接平台和框架,相互独立。目前,由于各塔之间的耦合作用,并排塔器的流致振动特征尚未明确,导致其设计无据可依。在大气边界层风洞中,研究了串列、并列和交错布置时并排塔器的流致振动现象,获得了典型的振动特征和尾流影响区域,并提出了振动响应预测模型,计算其最大振幅,辅助工程设计。结果表明:并排塔器在串列排布时的振动随间距比分为4种状态,最大振幅超过单塔振幅的2倍;在并列排布时的振动分为两种状态,最大振幅接近单塔的振幅;在风攻角小于30°内存在显著的尾流干扰效应。

基于Hdot指令的舰载机两种动力补偿控制系统研究

舰载机着舰时采用动力补偿系统可在很大程度上减轻飞行员的操纵负担,提高动态响应速度和控制精度。针对舰载机的两种动力补偿控制系统开展研究,基于Hdot指令对迎角保持和速度保持两种进场动力补偿系统分别进行设计和仿真,分析两种补偿系统在风干扰情况下的动力补偿响应情况,并对比仿真结果分析其基本原理。结果表明:迎角保持动力补偿系统稳定迎角的能力大于速度保持动力补偿系统,轨迹控制也比速度保持动力补偿系统快。