安装涡流发生器的风电机组气动性能的仿真分析

随着风电机组叶片长度和单机容量的增加,以及叶片轻量化设计要求的提出,采用大厚度的翼型成为叶片设计的趋势。为了改善采用大厚度翼型的风电机组的气动性能,在叶片表面安装涡流发生器是一种有效手段。建立了某型号风电机组的仿真模型,对采用计算流体力学(CFD)仿真分析方法得到的仿真结果与风电机组仿真软件GH-Bladed的计算结果进行了对比;然后对该风电机组叶片安装涡流发生器前、后的气动性能进行了仿真分析,并对比了叶片变桨前典型工况下安装和未安装涡流发生器的风轮轴功率。研究结果表明:CFD仿真结果与GH-Bladed计算结果基本一致,验证了CFD仿真分析方法的准确性;在风速较高、风轮转速较大时,安装涡流发生器可使风轮轴功率提升1.94%,证明安装涡流发生器可以有效提升风电机组的气动性能,从而提高风电机组的发电效率,该方式可以在实际工程应用中进行推广。

基于SPH方法的圆柱形贮箱液体晃动研究

在飞行器燃油供给方式的选择和飞行姿态控制调整中,必须充分考虑贮箱内燃油的晃动情况及其对贮箱冲击力的影响。然而液体晃动问题的高度非线性使得其研究极具挑战性。采用光滑质点流体动力学方法对圆柱形贮箱内液体的晃动进行建模仿真,将晃动液体的控制微分方程组离散到一系列流体粒子上,从而将不同物理量函数的连续积分转换成支持域内粒子的离散化求和形式,通过求解线性方程组得到数值解。在固壁边界上布置一组虚粒子,以对内部粒子产生排斥力来模拟固壁边界条件,同时采用狄利克雷边界条件方法模拟自由液面,实现对自由液面的追踪。将仿真的液面变化与试验结果作了对比,吻合较好。得到了贮箱壁面上不同监测点的压强变化以及贮箱与液体之间的相互作用力,并说明了结果的准确性。数值计算方法对液体晃动问题的研究提供一定参考价值。

大型装备投放分离过程流场计算分析

空投系统出现物伞空中分离现象,而空投件离机姿态受飞机尾流影响可能是造成安全隐患的重要原因。运用计算流体动力学软件对某装备的空投过程进行了计算,模拟了装备在尾流中的动态运动过程,并对结果作了分析,得到其在气动力、降落伞拉力、重力作用下的姿态变化。分析了空投装备各个方向的受力以及俯仰力矩变化规律,以可视化的方式反映了装备在尾流中的运动过程,说明了飞机尾流对装备的运动有比较大的影响。计算结果为装备投放数字化仿真平台的开发提供了数据准备,同时对航天系统中大型投物的投放如运载火箭空中分离、大型回收物与载机分离等的研究也有一定参考意义。

基于CFD风力发电机旋转风轮气动性能数值模拟

CFD方法计算的风力发电机组轴功率与Bladed软件精度控制在5%以内,为后续风力发电机组附加气动辅件(涡流发生器、叶尖小翼等)后气动性能评估,以及大型风电叶片气动弹性评估提供技术积累。

高超声速飞行器多层次结构强度分析方法

针对高超声速飞行器结构应力损伤问题,采用有限元子模型法对高超声速飞行器结构强度进行分析研究。有限元分析依据模型复杂情况分为3个层次进行:第1层次采用较为稀疏的网格,获得二级子模型边界上各点的位移和力分布;第2层次将二级子模型网格划分细密,并用Fastener单元模拟群钉连接结构,获得较为准确的应力计算结果及钉载分配;第3层次选取钉载最大的部位建立三级子模型,引入渐进损伤子程序对危险部位进行损伤分析。文中采用ABAQUS子模型法,结合Fastener单元及UMAT(User-defined Material Mechanical Behavior)对高超声速飞行器结构强度由整体到局部进行了有限元分析,解决了常规有限元分析法网格多、计算困难等难题。