融合设计的大厚度宽弦低压涡轮导叶气动分析

以某燃气轮机低压涡轮大厚度宽弦导叶为研究对象,采用三维数值仿真和平面叶栅吹风试验相结合的方法分析了导向器的设计性能和内部流场。结果表明,融合设计的大厚度宽弦导叶表现出良好的导流功能,导叶出口气流角受进口攻角和马赫数影响较小,内部气流流动顺畅,工质能量损失系数在设计工况附近维持较低水平。在-30°~20°进气攻角范围,出口马赫数0.3~0.8范围内导叶具备较宽的非设计工况适应性,研究结果验证了在低压涡轮设计中采用过渡段支板与低压涡轮导叶融合设计形成大厚度宽弦叶片的可行性。

垂直轴风力机新型变桨控制策略参数组合气动分析

低尖速比下垂直轴风力机攻角一般较大,流动分离现象较严重,可通过变桨调整叶片攻角以减少叶片流动分离提高其气动效率。以H型Darrieus垂直轴风力机为研究对象,基于攻角随相位角变化规律,提出一种俯仰角控制策略,此控制方式特点是在不同相位角时攻角成比例地减小,在大攻角时大幅减小攻角,而在小攻角时变化幅度较小,之后通过数值计算验证其效果。结果表明:所提俯仰角控制策略可显著提升功率系数;相较单一参数控制策略,不同参数组合的控制策略方式虽然在0°~180°(迎风区)与180°~360°(背风区)的风能捕获效率会相互影响,但提升效果也更好。此外,不连续的俯仰角速度将导致扭矩波动,通过采用权函数对俯仰曲线进行拟合可消除该波动。

基于BLADED软件的大型风力机叶片气动分析

基于BLADED软件,根据德国GL2003国际标准,对应用于GL3A风场的某款1.50 MW大型风力机叶片的气动额定功率、风能利用系数、疲劳载荷、极限载荷等进行分析。研究结果表明:在与某款1.65 MW风力发电机组匹配时,该叶片在风速为11.0 m/s时的额定功率能达到1.65 MW;在叶尖速比为7.8～11.4时,其风能利用系数均在0.460以上,在叶尖速比为9.5时,其最大风能利用系数可达0.486,表明该叶片具有较好的气动性能和较宽的风速适应范围;其叶根等效疲劳载荷为2.107 7 MN.m,叶根极限挥舞载荷为4.614 6 MN.m,均比该叶片载荷的原设计值小,说明其应用是安全的。

基于响应面的变复杂度气动分析模型

结合变复杂度和响应面近似建模方法,采用CFD和工程估算气动分析方法,构建了基于响应面校准的变复杂度气动分析模型。以冲压发动机导弹为例,采用拉丁超方取样技术,选取6个CFD计算状态,建立了差值和比值校准响应面,并比较校准后的气动性能与CFD分析。结果显示,基于差值校准响应面的变复杂度方法具有较好的逼近能力和计算效率,适合于飞行器多学科设计优化过程的气动分析。

高斯过程元模型建模方法及在火箭弹气动分析中应用

为解决复杂系统多学科优化中高精度仿真模型计算时间过长问题,提出高斯过程元模型建模方法。首先介绍了高斯过程元模型建模方法,提出高斯过程元模型建模步骤。算例分析证明,高斯过程元模型优于2种已有元模型。高斯过程元模型能够理论上统一常用的元模型建模方法,在元模型建模领域具有良好的应用前景。

多管喷气旋转装置气动分析和试验研究

为了让悬浮子弹能在空中达到一段滞空悬浮时间,设计了一种多管喷气旋转悬浮装置,并应用理论计算和试验验证相结合的方法对其进行研究。结合流体运动的基本方程及雷诺输运定理,建立了旋转喷气悬浮装置的进出气分析模型,并对试验样机进行了气动分析和试验研究。通过试验验证,得到了弯管长度、弯管曲率、喷管数量、喷管口部直径及质量流率对悬浮装置驱动性能的影响规律。

涡轮叶片三维气动分析方法研究

精确的涡轮叶片气动性能计算是对其进行设计优化的重要基础。基于PRO/E软件建立了某涡轮流场叶片三维参数化实体模型,采用SST(shear stress transport)湍流模型对建立的涡轮流场叶片进行了三维气动分析,得到了流场及叶片表面的温度、压力、流速以及能量损失等气动参数分布,并对它们的变化规律进行了分析;基于叶片气动效率计算公式,给出了叶片平均气动效率的计算方法并分析了叶片气动效率沿叶高的变化规律,为涡轮叶片的气动设计优化奠定了较好的基础。

水平轴风力发电机气动分析与噪声控制

本文对水平轴式风力发电机进行了翼型参数的介绍和气动分析,分析了风力发电机的噪声来源,并着重对水平轴风力发电机的噪声控制方法进行了阐述.为风力机叶片的设计及风力机噪声控制提供技术指导.

长航时氢能源混合动力无人机构型设计与气动分析

为满足长航时氢能源混合动力无人机的设计要求,联合MATLAB和XFOIL优化方法对HM114翼型进行优化设计;基于最优翼型,设计了直机翼与椭圆翼(HY1)两种气动布局,通过计算流体力学对比分析了两种布局的气动性能。结果表明,优化后翼型升力系数提高了12.38%,升阻比增加了14.03%;两种布局在迎角α=4°时能实现最大升阻比,失速迎角α=12°,HY1压差较小可以为无人机贡献更多的升力;HY1机翼表面压力界线靠后具有更好的失速性能;两种布局均满足纵向静稳定性,但HY1稳定性更优。研究结果可为氢能源长航时固定翼飞机的气动设计提供参考。

小型水平轴风力机翼型气动分析与叶片设计

利用XFOIL程序模拟了S822翼型与S823翼型在光洁翼面与粗糙翼面下的性能变化,并基于MATLAB程序,采用Wilson方法进行了1 500 W水平轴风力机叶片设计。结果显示,光洁翼面下S822翼型最大升阻比高于S823翼型,粗糙翼面下S823翼型呈现出更好的粗糙度不敏感性;在额定叶尖速比时,S822翼型与S823翼型功率系数均达到最大值,分别为0.451 3与0.463 9;在有效叶尖速比范围内,S823翼型的功率系数C_P、推力系数C_T、扭矩系数C_M均高于S822翼型。因此,考虑到粗糙环境,选取S823翼型进行1 500 W风力机叶片设计的性能更加优良。

基于Glauert法的风力机叶片设计及其气动分析

采用Glauert法设计风力机叶片各翼型截面的弦长、安装角以及攻角等,利用软件Ansys对所选的SD2030翼型进行风力机三维模型的建立,最后利用软件Fluent对所建模型进行求解计算。

基于流体力学与离散元法的深松铲气动分析

针对深松作业目前存在的主要问题是耕作阻力大,导致会增加能耗及降低作业速率,且深松铲的结构参数和深松方式直接影响着深松作业的牵引阻力及作业质量等问题,探究了气动深松铲进气口压强与出气孔数量之间的关系和主要受力部分,以改进深松铲设计方案。本研究对气动深松铲的结构及工作原理进行分析,构建了深松铲的气动力学模型,并采用离散元法对气动深松铲的受力进行仿真试验。结果分析表明:气动深松铲的进气口压强与出气口数量呈近似线性正相关关系。研究所得数据对气动深松耕作系统的改进具有重要的意义。

气吸式精密播种机气吸装置气动分析

针对气吸式精密播种机在实际应用中所采取的提高气吸性能的方法 ,对气吸装置进行了气动分析 ,得出了气吸性能低的原因 。

倾转翼无人机返航过渡段气动分析与优化

倾转翼无人机是兼有固定翼飞机和直升机优点的一种新型旋翼无人飞行器,但其过渡段的气动特性存在非线性、强耦合的特点。基于动量源方法建立了倾转翼无人机返航过渡段的数值模拟方法,经单独旋翼和Georgia-Tech模型算例验证动量源方法的准确性后,结合滑移网格技术模拟倾转翼无人机返航段并进行气动分析,通过调整旋翼转速、倾转角速度,使其定高倾转完成的时间从9.20 s缩短为4.46 s,在此基础上通过MATLAB不同函数拟合曲线编写入动量源,对比得到返航段走廊曲线。计算结果表明利用拟合曲线可以使其更平稳地定高倾转,使倾转翼无人机的返航过渡段受力曲线更加光滑,该方法得到的结果为控制倾转翼无人机返航过渡段的稳定性提供了理论依据。

基于FLUENT的机翼损伤小型无人机气动分析

研究小型无人机机翼不同程度受损条件下无人机气动特性,仿真无人机损伤多少比例机翼时可保持飞行。设计一个无人机模型,研究基于有限元分析的机翼损伤下的气动分析。在CATIA三维软件中对无人机建模,在ANSYS ICEM中进行模型曲面划分与流场网格划分,ANSYS FLUENT中进行气动分析。先分析完整机翼的无人机模型,再逐步切除一定比例的机翼,对比分析机翼损伤前后的气动特性,得出切除多少比例面积的翼面时无人机模型仍可保持飞行,为将来实际无人机设计和风洞试验提供依据。

基于滑移网格和MRF模型的无人机气动分析

采用基于滑移网格模型和MRF模型的数值模拟方法,分析并计算某四旋翼无人机处于悬停状态时的气动特征。结果表明,无人机处于悬停状态时,压力主要集中在螺旋桨叶片下表面和机身上表面,机身侧面则会产生低压区,同时在螺旋桨下方会形成一个速度高速区,并且验证了在螺旋桨旋转过程中机身上压力分布呈周期性变化。实验结果有助于无人机设计制造与安全飞行,也可以为无人机其他运动状态时的气动特性分析提供新思路。

基于叶素理论的2MW风力发电机叶片外形设计及气动分析

风力发电机叶片是风力发电机组的关键零部件之一,其气动性能在很大程度上决定了风力发电机组运行的可靠性。根据动量-叶素理论,采用Wilson设计方法设计叶片气动布局,以获得叶片气动数学模型。同时,通过对叶片的气动性能分析验证了该设计方法的有效性。研究结果为提高风力发电机发电效率、降低故障率提供了一定的理论基础,也为工程实践时叶片的选型提供了参考。

倾转旋翼无人机过渡姿态气动分析

本文设计了一款新型倾转旋翼无人机,既能够垂直起降,又能够快速巡航飞行。使用Pro/e设计了无人机虚拟样机,通过SC/Tetra软件对无人机在倾转状态下螺旋桨不同转速时的气动性能进行了仿真研究,证明该无人机的结构设计的可行性和优越性。

基于ANSYS Fluent的微型汽车气动力分析及风扰响应系统设计

为提高微型汽车在横风作用下的驾驶安全性,文章利用ANSYS Fluent软件模拟了0°至90°风向下的风洞实验,获取和分析了不同驾驶速度、风向和风速等对车辆稳定性的影响。基于以上研究设计了一款微型汽车横风风扰响应系统,可实现车辆环境智能判定与驾驶员自动警示。该系统可提升微型汽车在复杂风环境下的安全性,拓宽其应用场景,对微型汽车的研究与应用有重要价值。

基于POD和代理模型的静气动弹性分析方法

静气动弹性问题考虑弹性结构与定常气动力间的相互耦合作用,对飞行器的性能和安全具有显著的影响.在现代飞行器设计阶段,计算流体力学(CFD)/计算结构力学(CSD)直接耦合方法是精确考察静气动弹性影响的重要手段.然而,基于CFD技术的气动力仿真手段在耦合过程中计算量大且耗时长,难以满足设计阶段的需求.因此,为了兼顾计算精度与效率,文章采用本征正交分解(POD)和Kriging代理模型相结合的模型降阶方法,替代CFD求解过程并耦合有限元分析(FEA)方法,建立了高效、准确的静气动弹性分析框架.相较于传统的以模态法为主的静气动弹性分析方法,该方法能够解决更为复杂的静气动弹性问题以及提供静气动弹性变形过程中的气动分布载荷.针对典型三维跨声速HIRENASD机翼模型开展的马赫数、迎角变化的算例验证表明:由建立的静气动弹性分析方法与CFD/CSD直接耦合方法计算得到机翼翼梢处的静变形量间的相对误差在5%以内;同时该方法预测静平衡位置处的气动分布载荷的误差在5%以内,静气动弹性分析的计算效率至少提升了6倍.