基于CFD的多叶可控网板水动力特性及压力流场研究

传统网板通过改变曳纲长度和拖速控制作业深度,通过改变网板与曳纲和手纲的固结点位置调整作业姿态,操作复杂。为了给可控变水层网板的设计研究提供科学参考,设计了一款多叶可控网板,通过数值模拟仿真计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)探究其不同部位(上端、下端)叶片的转动方向和转动角度(-40°~40°)对其水动力性能的变化影响。结果显示:1)叶片闭合时,多叶可控网板的升力系数在20°冲角时达到最大值0.88;其升阻比在5°冲角时达到最大值8.85。2)0°冲角时,网板两端叶片朝负方向转动,升力逐渐减小至0,并在转角为-20°时,升力变为相反方向;两端叶片朝正方向转动,升力系数先增大后减小,在转角为20°时达到最大值0.32;升阻比随叶片冲角的增加而减小。3)20°冲角时,网板两端叶片朝正方向转动,升力系数不断减小;叶片朝负方向转动,升力系数先增大后减小,在-10°转角时达到最大值1.05;升阻比在-20°转角时达到最大值5.25。4)两组冲角下,两端叶片分别朝正方向转动,Z轴分力系数均先增大后减小。

离心风机翼型叶片非光滑表面脊状结构减阻特性

基于RNG k-紊流模型,采用Fluent软件对G4-73型离心风机翼型叶片表面脊状结构的减阻特性进行了数值模拟研究,并分析了脊状结构的相对布置位置对翼型减阻效果的影响规律。结果表明:脊状结构在叶片表面具有较好的减阻效果,脊状结构宽度s=0.1mm时的减阻效果最好,最大减阻率为9.65%,在风机设计流量下减阻率为2.96%。脊状表面近壁区时均速度相比光滑表面明显增大,边界层近壁面的法向速度梯度降低,湍动能、湍流强度都明显低于光滑表面,验证了翼型表面脊状结构具有的减阻效果。当脊状结构相对位置为后段布置时,脊状表面会使黏性阻力随流速增大而大幅增加,导致总阻力增大,减阻率降低,甚至产生增阻现象。文中所得研究结果可为工程实际中风机叶片的优化改型及性能改善提供参考依据。

转捩对风力机翼型和叶片失速特性影响的数值模拟

采用基于k-ωSST湍流模型的Gamma-Theta转捩模型对S809翼型和NREL Phase VI叶片进行了考虑转捩的气动力数值模拟,研究了转捩对其气动特性特别是失速特性的影响。首先对S809翼型在迎角0°～30°范围内开展了数值模拟,比较了转捩模拟和全湍流模拟获得的翼型升力系数和流场特征,发现前缘层流分离泡的存在显著影响了翼型的失速特性;然后对NREL Phase VI叶片开展了类似的数值模拟,结果显示转捩对叶片失速特性和翼型失速特性产生影响的作用方式是相似的。经过对以上数值模拟结果加以分析认为,转捩对翼型和叶片失速特性的影响主要通过前缘层流分离泡的作用体现出来,前缘层流分离泡的存在使翼型和叶片更早地进入深失速。

钛合金叶片等温精锻时晶粒尺寸的数值模拟

将有限元法与Yada微观组织模型结合 ,对TC6合金叶片在等温锻造过程中初生α晶粒尺寸的演变进行了数值模拟 ,详细给出了TC6合金叶片在等温锻造过程中初生α相的分布及晶粒尺寸的变化。研究结果表明 :压下量、变形温度和打击速度对初生α晶粒尺寸有显著影响 ,工件与模具间的摩擦对初生α晶粒尺寸的影响较小。

基于SolidWorks和Excel机翼型叶片的造型设计

在分析机翼型叶片造型计算方法的基础上,针对翼型叶片造型的难点,利用三维CAD软件SolidWorks提供的样条曲线的造型功能,使用Excel软件计算叶片上下轮廓的坐标值,输入至Solidworks软件中完成叶片截面轮廓造型设计,并给出了G4-68型离心式风机叶轮三维实体建模的方法和步骤。

风力机叶片检测中的机器视觉技术

风力机叶片是风力机接收风能的关键构件。作者采用激光投影法实现叶片型面的非接触全型面测量。对叶片视觉图像进行预处理 ,提高测量系统对图像的识别精度。利用数学方法构造叶片翼型曲线函数 ,设计动态视觉跟踪算法加快图像处理速度 ,提高测量效率。提出智能化机器视觉快速测量策略。对叶片加工的自动化和数字化具有一定的意义。

基于CFD的大型风力发电机组叶片气动性能研究

为了研究大型风力发电机组叶片的气动性能,提出了基于CFD技术的叶片气动性能分析方法.该方法采用RANS方程结合SST湍流模型,以实现对大型风机叶片二维翼型气动性能和三维气动性能的分析预报.在此基础上,采用二维方法分析了NACA64-618翼型-180°～180°攻角下的气动性能,获得了其失速攻角,与试验数据的比较证明了该方法的准确性;建立了2MW大型风机三维叶轮模型,采用三维方法分析了其气动性能,与GHBladed软件计算结果比较证明了三维方法的可行性.最后,对2MW风机翼型进行了优化,改善了其气动性能.研究方法对于大型风机叶片的设计,优化及新翼型的开发具有重要参考价值.

大型风力机叶片翼型和整机的气动力性能分析研究

应用CFD技术对风力机叶片二维翼型和三维整机的气动力性能进行计算和分析研究，建立风力机叶片二维翼型在-180°～180°攻角范围内气动力性能分析计算方法，通过NACA翼型和DU翼型的算例验证表明，小攻角范围内的计算结果具有较高的精度，大攻角范围的计算结果趋势合理。建立三维风力机叶片在设计工况和偏航工况的气动力性能分析计算方法，计算结果与通用风力机叶片设计分析软件Focus的结果吻合良好。所建立的数值计算方法可应用于风力机二维翼型和三维气动力性能优化设计中，并可为风力机叶片设计分析软件提供重要的气动力载荷输入数据。

翼型叶片精确参数化建模的研究及应用

从理论上分析了抛物线、单圆弧和双圆弧型翼型中心线方程,推导并更正了双圆弧中心线翼型的前、后缘方向角的取值规律。阐述了翼型叶片截面的参数化建模方法,利用微分的思想,通过中心线分割点的弧长值求得了对应横坐标,从而获得了更加精确的翼型叶片上、下轮廓控制点坐标参数化计算方法。在此基础上,开发了翼型叶片截面参数化绘图程序,实现了叶型截面的精确自动绘制。

翼型选择对油气混输泵性能的影响

在混输泵的设计中,翼型的选择非常重要,它直接影响叶轮的优化设计。为了准确地估计翼型的水力特性,选择了5种翼型用于油气混输泵叶轮的优化设计。叶片造型方法为:首先获取叶片各截面叶素数据,其次计算弦长和包角等主要参数,然后基于点的坐标几何变换求出各截面在空间实际位置的三维坐标,最后基于3D建模完成叶片计算机3D绘图。采用Mixture模型来处理油气混输泵中气液两相流问题,对5种不同翼型泵内部流场的数值计算结果认为,对选择相对厚度相同的同一种翼型,翼型最大厚度在弦长中部,即在50%弦长位置时,油气混输泵的输送性能最佳,791翼型比较符合油气混输泵内部流动要求;油气混输泵内部流动状态很复杂,它不仅与叶轮翼型有关,还与含气体积分数有关。

垂直轴风力机叶片翼型结冰的数值计算

为研究寒冷气候条件对直线翼垂直轴风力机叶片表面结冰的影响,对该种风力机叶片常用的NACA0015翼型进行了翼型结冰的数值模拟计算.计算基于二维定常不可压缩流体的N-S方程,并引入离散相模型DPM.参照实际风力机野外工作环境参数,通过改变风速和空气中水滴流量等条件,计算了在8种典型攻角下的翼型表面结冰分布情况.结果表明:气流中所含的过冷水滴量和风速是影响风力机翼型表面结冰的关键因素;风速较低时,水滴流量的影响占主导作用;翼型攻角不同,其表面结冰的厚度、面积和生长趋势不同.在一定攻角范围内,翼型表面的结冰面积随翼型迎风面积、风速和空气中水滴流量的增加而增大.在一定条件下,结冰面积可达到翼型面积的30%以上.

基于UG软件平台的混流式水轮机叶片的三维几何建模

转轮是水轮机能量转换的关键部件,混流式转轮是由一定数量的叶片和具有回转特征的上冠和下环组成。其中,混流式转轮叶片是雕塑曲面体,形状非常复杂。为此,采用NACA Aerofoil数据处理软件,UG建模软件,建立了某混流式水轮机叶片和转轮的三维实体模型。模型与实际情况基本吻合,可供设计研究参考。

利用FLUENT软件模拟地铁专用轴流风机(二)——弯掠组合翼型叶片轴流风机

通过CFD模拟的分析结果与实测数据相结合 ,验证了弯掠组合翼型叶片的风机具有较高的风机性能 ,并且说明了采用变频控制的节能意义。

风机叶片的剖面翼型反设计优化技术

使用反方法进行风机叶片的翼型设计,采用了一种非线性优化速度分布的方法,分别针对吸、压力面的初始速度分布采用不同的优化手段,可以有效地调节翼型的厚度。并且在设计中可以自由给定攻角、落后角,通过速度分布的优化得到符合工程应用要求的风机叶片的翼型。并依据探索出的速度分布优化准则,设计出了三种风机叶片的翼型。

基于NURBS的涡轮叶片参数化设计

在分析叶片翼型的基础上,给出了一种叶片参数化设计的方法。该方法运用NURBS进行翼型模板的定义,并根据叶片翼型弦长、安放角、叶片半径、翼型模板等参数进行叶片翼型数据的自动计算,求得各截面控制顶点的实际坐标,叶片参数化设计系统自动生成叶片的三维模型,实现了叶片的参数化设计,提高了设计的灵活性,为后序的分析和加工提供了有力支持。

基于遗传算法的变桨型风力机翼型设计

从提高叶片效率和降低叶片输出载荷两方面对翼型的设计要求进行了分析,并直接以叶片的综合性能为目标,采用遗传算法耦合XFOIL进行翼型的优化设计,最终以计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)的计算结果作为翼型性能的评价依据,设计了相对厚度从18%到30%四个风力机专用翼型。从理论上分析了翼型形状改变与性能改善之间的对应关系。结果显示,与行业内成熟的翼型相比,新翼型在效率控制区内能取得更好的升阻力特性,同时在载荷控制区内能减小升力系数,因而采用该族翼型能够在提高叶片的发电量同时减小叶片的输出载荷,为叶片带来更好的综合性能。

通风机翼型的解析叠加方法

阐述了风机设计中叶片翼型的几何特性、用解析方法叠加翼型，以及建立翼型周线方程的方法。并列举了利用其公式算出的翼型在风机设计上的应用实例。

桨叶变形对旋翼气动性能的影响分析

针对某型机桨叶出现大面积变形情况,本文通过计算评估,分析了其在旋翼气动性能方面的影响。首先采用三坐标测量仪测量了变形桨叶的外形数据,并与理论外形进行了对比,然后用Euler方程加附面层修正方法,计算了二维翼型气动性能的变化情况,进而采用二阶升力线方法分析桨叶变形对旋翼性能的影响,得到了一些有价值的结论。

利用双焦点激光测速仪测量小型风洞中单个叶型绕流的试验研究

为了验证各种气体动力学数值计算方法的可靠性,在小型风洞中对单个叶型绕流进行了一系列测量,利用双焦点激光测速仪(L2F)和测取叶型表面、壁面静压对全亚声速流场及含有激波的跨声速流场进行了细致的研究,同时还进行了激波振荡现象及探头对流场的影响的研究。获得的结果不仅可以用于检验描述流动的各种数值模型的正确性或可靠性,同时也为进一步发展数值模型提供了实验数据。通过在简单流场中的测量,积累了一些经验,例如激波前后移动现象的判析与处理,有利于今后在复杂流场中的测量。

基于UG的离心通风机机翼型叶片展开与CAXA的跨平台应用

利用UG软件对通风机机翼型叶片进行建模,展开放样,并将展开曲线导入CAXA,进行编辑,转换生成最终可识别的线型路径,指导下料及样板制作。通过生产实践证明,该方法可有效提高工作效率和下料准确率。