农灌用新型迷宫式滴头内流动特性分析

滴头在滴灌系统中发挥着重要的作用 ,对其内部流动场的详细研究对改进滴头性能有重要意义。该文采用加罚有限元方法对滴头内流动进行数值模拟 ,详细分析了“迷宫式”滴头在不同流量时的流动特性。根椐数值计算得到的滴头流场分布 ,研究了雷诺数对流场的影响。给出了滴头流态指数及流量计算公式 ,为滴头的优化设计提供了参考。

二维扩压器叶片形线的神经网络设计

提出了一种人工神经网络方法，用于在给定叶片表面速度分布条件下，求解离心压缩机扩压器叶片形线的逆命题设计．所使用的神经网络具有４层前馈网络结构．在扩压器叶栅基本结构尺寸（如进出口直径、进出口安装角、高度、叶片数等）由气动计算方法确定后，人为地构造一定数量的叶片形状，通过现有ＣＦＤ分析程序，对其表面速度进行分析计算．将由此得到的叶片速度分布和叶片形状作为样本，采用标准ＢＰ算法对神经网络进行训练．实际平行直壁扩压器等厚叶片的数值实验表明，该神经网络经有限样本训练后。

复杂几何边界三维粘性内流问题的计算方法及算例

一、引言 本文企图发展一种能够计算具有复杂几何边界三维粘性内流问题的通用方法,为深入研究叶轮机械内部流动损失机理打下一定的理论基础。为此,本文首先对求解三维粘性流动问题的数值方法进行了探讨,发展了以速度逆变分量为求解变量,在任意非正交曲线坐标系下求解三维定常不可压缩时均N-S方程以及K-ε双方程紊流模型方程的有效数值方法。然后利用本文作者提出的计算三维内流问题的通用附体坐标系,完成了一套计算三维粘性内流问题的通用方法和计算机程序。为检验本文发展的数值分析方法的通用性和精度,对几种不同的流动问题进行了计算,结果令人满意。

用四阶Runge-Kuta法和TVD格式求解两维跨超音流场

利用坐标转换给出两维任意曲线坐标系下雅可比矩阵特征值、特征向量及Ｈａｒｔｅｎ型ＴＶＤ格式的详细表达式，并结合四阶Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔａ法发展了一种新的、有效的求解超音、跨音流场的算法。数值计算表明，本文的方法可有效地求解跨音流场。

重气体离心压缩机三元叶轮的设计及实验

利用一种基于准三元流动理论Ｓ２流面的逆命题方程，研究了重气体离心压缩机三元叶轮的设计方法及提高性能的措施。对设计的两个三元叶轮模型级进行了实验测量，获得了优良的性能曲线。还研究了不同工况下叶轮出口动压分布，分析了各部件的损失特性。

曲面5轴加工中全局干涉检查与刀位修正

提出了一种求解曲面到刀具极值距离的方法,以解决曲面5轴数控加工中刀具与曲面的干涉问题。将曲面上的点投影到刀轴上,求出曲面到刀轴的最小距离,直接计算出刀具与曲面的干涉量,并对干涉刀位进行了修正,成功地解决了曲面与刀具的全局干涉问题。实际应用表明,该方法效率高、精度高。

任意曲面叶轮五坐标数控加工刀具轨迹生成

以任意曲面叶轮五坐标数控加工为背景,根据叶轮的几何形状,提出了一种高效的侧铣加工刀具———鼓锥形刀.基于鼓锥形刀的等残留高度刀具轨迹计算方法,使刀具按相邻轨迹加工所形成的残留高度相等,加工效率提高.解决了等残留高度法生成刀具轨迹中的核心问题,并对刀具轨迹间距的计算提出了改进算法,计算精度提高.对任意曲面叶轮叶片五坐标数控加工刀具轨迹进行了计算,并与球形刀等参数线法作了比较.结果证明,采用鼓锥形刀等残留高度法,所生成的刀具轨迹长度是球形刀等参数线法刀具轨迹长度的1/3,加工效率是采用球形刀等参数线法的3倍.

90°圆截面弯管内三维紊流场实验研究

用ＣＴＡ热线风速仪和五孔探针，对一曲率直径比Ｒｃ／Ｄ＝０．８７，直径Ｄ＝２８０ｍｍ的９０°圆截面弯管内部三维紊流流场进行了详细测量和分析。给出了不同雷诺数下弯管内不同截面上时均速度场、紊流动能、总压及静压沿曲率半径方向的分布。

离心压缩机叶轮的响应面优化设计Ⅰ:设计方法

本文详细探讨了将离心叶轮内部的三维粘性流动求解与试验设计技术以及响应面方法相结合的优化设计方法。介绍响应面方法内容,讨论了不同试验设计方法的优缺点,以及 CFD求解中网格的影响。叶轮几何的参数化中叶片采用已知涡分布的逆命题方法构造、子午型线通过B样条曲线形成。应用表明,这是一种快速有效的优化设计方法。

叶轮机械气动优化设计中的近似模型方法及其应用

针对在工程中完全采用随机类优化方法寻优时计算量过大的问题,应用统计学的方法发展了计算量小、在一定程度上可以保证设计准确性的近似模型方法.在气动优化设计过程中,用该模型取代耗时的高精度的计算流体动力学分析,可以加速设计过程,降低设计成本.基于统计学理论提出的近似模型方法有效地平衡了基于计算流体动力学分析的叶轮机械气动优化设计中计算成本和计算精度这一对矛盾,在离心压气机叶片扩压器、叶轮和混流泵叶轮设计等问题中得到了成功应用,展示了广阔的工程应用前景.目前,已经建立了离心压气机部件及水泵叶轮的优化设计系统,并在工程设计中发挥了重要作用.

透平机械叶片的遗传优化设计

提出一个基于遗传优化理论的透平机械叶片设计方法。该方法以叶片形状作为优化对象，利用遗传算法通过使其表面边界层中流动损失的极小化来搜索最佳的叶片形状。叶片形状被参数化表示。已知叶片形状的流场分析由一个叶栅正命题ＣＦＤ程序完成。方法应用于一个离心压缩机扩压器叶片设计。数值计算显示，该方法可成功地求得具有最小流动损失的扩压器叶片形状。

自由曲面的五坐标端铣加工研究

针对自由曲面的五坐标端铣加工,建立了平底刀有效切削轮廓的数学模型,分析了刀具姿态对有效切削轮廓及加工效率的影响。沿行距方向,通过对被加工曲面法截线的偏置曲线与有效切削轮廓求交,得到一种走刀行距的计算方法。探讨了影响走刀行距的因素,在不发生干涉的前提下,小的后跟角和侧偏角有利于加工行距的提高。结合平底刀加工不发生过切的充要条件和被加工曲面沿行距方向的法曲率,给出了后跟角的自动计算方法。算例表明,所提出的走刀行距及刀具倾角的计算方法合理可行,能够有效提高计算精度和加工效率。

级环境下叶片扩压器流场的实验与数值研究

为了研究离心压缩机级环境下的非定常干扰的基本流动现象，并验证多级叶轮机械的 CFD 软件的分析能力，对一大尺度离心压缩机的叶片扩压器流场进行了实验测量和数值计算．实验采用了固定热线、相位锁定——系综平均技术，用常温热线风速仪对叶轮后的叶片扩压器通道内不同周向、径向和轴向位置处的非定常速度进行了测量，同时提出了非定常强度的概念，以定量考核非定常的影响．实验结果表明，叶片扩压器内的非定常流动非常复杂，其时间周期并非叶轮叶片通过时间，随着与离心叶轮之间的距离增大，非定常扰动逐渐减弱，但一直延续到叶片扩压器的出口．另外，对该实验压缩机级开展了两个不同的数值计算，并与实验数据进行了比较：定常数值计算软件采用了作者发展的确定应力模型，非定常数值计算是用商业软件 NUMECA 实现的，计算采用了滑移界面技术．两个计算结果与实验在扩压器的进口截面处吻合得很好．

叶轮机械气动优化设计中的近似模型方法及其应用

针对在工程中完全采用随机类优化方法寻优时计算量过大的问题，应用统计学的方法发展了计算量小、在一定程度上可以保证设计准确性的近似模型方法．在气动优化设计过程中，用该模型取代耗时的高精度的计算流体动力学分析，可以加速设计过程，降低设计成本．基于统计学理论提出的近似模型方法有效地平衡了基于计算流体动力学分析的叶轮机械气动优化设计中计算成本和计算精度这一对矛盾，

NURBS表示圆弧曲线的实用方法

根据推导得到二次和三次ＮＵＲＢＳ表示圆弧曲线的实用方法，给出计算控制顶点及其权值的表达式，同时对该方法的适用范围进行了详细探讨，澄清了以往应用三次ＮＵＲＢＳ表示圆弧曲线的一点错误认识．

用小波和分维数方法处理喘振实验数据

本文针对离心压缩机喘振的实验数据，采用小波分析，发现喘振先兆的频率与后来发生的喘振频率接近，且喘振先兆和喘振均为周期性的脉动．用分维数方法进行处理分析，通过计算压缩机系统不同工况下的关联维数，可以看出关联维数是信号复杂程度的度量．以上工作为实施喘振的主动控制提供了依据．

基于三维粘性流动分析的离心压缩机叶轮设计方法

本文尝试了一种以三维粘性分析为参考准则设计离心压缩机三元叶轮的实用方法.以角动量为控制手段对Krain实验叶轮进行了变型设计,并对Krain原始叶轮与新设计叶轮进行了三维粘性流场计算,对典型通流截面的子午速度与转子焓分布做了分析,并对三种叶轮的总体性能进行了比较。结果表明,角动量的不同分布对所设计叶轮的压比和效率有明显的影响。

Kriging与响应面方法在气动优化设计中的应用

近似模型方法在工程优化设计中开始得到重视。本文分别应用Kriging方法和响应面方法进行了翼型气动优化设计。结果表明,Kriging方法的设计结果,升阻比较参考翼型提高了81%;在初始设计空间,响应面方法的结果很差,通过不断缩减设计空间,设计得到了有效的改善,升阻比提高了70%,但需要的计算量远远高于Kriging模型。

叶片厚度分布对超窄流道离心叶轮性能的影响

研究了石化生产中使用的某出口相对宽度仅为0 0092的13级离心压缩机的末级叶轮.分别用等厚度、零厚度以及C4翼型的叶片构造叶轮,并进行计算流体动力学分析.计算分析发现:C4叶轮内部流动状况在小流量范围内最好;零厚度叶轮在大流量区效率最高;在设计工况下,C4叶轮的效率较原始等厚叶轮高1%.结合上述叶片的特点并考虑到加工的方便性和强度要求,以叶片厚度分布为设计变量,用响应面方法进行了优化设计.优化后叶轮的总体性能高于原始叶轮,在大流量区,优化叶轮的性能高于C4翼型叶轮.

遗传算法引入进化方向算子的一个改进及应用

为了有效找到全局最优，将“进化方向”引入到遗传算法中被认为是非常有用的．文中提出了一个新的进化方向算子，用于对标准遗传算法进行改进．该算子依据父代个体和当代个体的进化方向产生子代个体．进化方向的求取无须计算梯度．算子的作用对象是个体中的变量而不是染色体中的基因，因而适合于采用任何形式编码的遣传算法场合．包含该方向进化算子的遗传算法被用于二维多峰函数的极大值搜索问题，进行了对比验证．将新算法进一步应用于离心压缩机扩压器叶片逆命题设计问题，数值结果显示。