Research on Axial Trail of High-Speed Gas Painting Automizor

The non linear dynamic model is set up of one type of high speed painting automizor with gas supporting system. The stability of motion and dynamic response of the gas painting automizor system are studied over a relatively wide range of rotating speed by numerical analytic method, the critical velocity under working condition is found, and rotate stability and critical condition are discussed in theory. Furthermore, the range of the critical parameter of the system when Hopf bifurcation occurs and the law between axis trace and bearing clearance are acquired, too.

尾缘结构变化对空调外机轴流风叶声场的影响

为探索空调外机轴流风叶尾缘结构变化引起的气动声学变化,参照国标噪声测量方法,搭建传声器阵列,测量不同尾缘结构风叶在不同转速下的声压级信息;采用波束形成技术,探究不同尾缘结构风叶在不同转速下的声源位置分布规律。结果表明:与原风叶对比,尾缘凹陷结构风叶、尾缘微孔结构风叶、尾缘锯齿结构风叶均能有效降低气动噪声,其中尾缘凹陷结构风叶可降低噪声1.93-2.78 dB;原风叶、尾缘微孔结构风叶、尾缘锯齿结构风叶声源位置随频段的增加逐渐远离旋转中心,其中在频段Ⅰ四种风叶声源位置都位于轮毂和叶根附近,在频段Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ尾缘凹陷结构风叶声源位置分布在尾缘凹陷结构区域附近。为优化风叶气动声学性能提供试验参考。

尾缘锯齿齿角变化对空调外机轴流风叶声场影响的试验研究

为探索尾缘锯齿齿角变化对空调外机轴流风叶声场的影响,根据《声学声压法测定噪声源声功率和生能量级反射面上方近似自由场的工程法》(GB/T 3767—2016)规定的声压级测量方法,在额定转速下采用传声器阵列对不同角度的尾缘齿角风叶进行时间平均声压级测量,利用波束形成技术探究风叶噪声源分布规律。试验结果表明:随着尾缘齿角的增加时间平均声压级均值非线性减小,尾缘齿角为90°的风叶比尾缘齿角为0°的风叶时间平均声压级均值降低了3.2~5.8 dB;随着声辐射频段的增加声源位置向叶尖方向移动且声源的声压级逐渐降低,同时锯齿齿角越大,声源位置随频率增加移动速度越快,移动距离越大。低频段声源位置随齿角变化较小,高频段声源位置随齿角变化较大。为低速小展弦比轴流风叶的降噪工作提供试验参考。

轴流风叶尾缘锯齿降噪性能分析及多目标优化

对某空调室外机轴流风叶尾缘进行锯齿设计,以锯齿齿高、齿角和齿间距为影响因素,以出口风量和整机噪声为评价指标进行正交试验,采用正交多项式回归分析结合差分进化算法,确定锯齿结构参数与出口风量和整机噪声的回归模型并分析其降噪性能。运用NSGA2遗传算法对回归模型进行多目标优化,确定尾缘锯齿最佳结构。结果表明:尾缘锯齿的齿高和齿角对出口风量有显著影响,适当增大齿角有利于改善由于齿高所导致出口风量减少的情况;齿角对空调室外机整机噪声有显著影响,适当增加齿间距对噪声抑制具有一定作用;尾缘锯齿最佳结构参数为:齿高5mm,齿角53°,齿间距9mm,通过将优化结果与原型机对比发现其出口风量减少6.82%,整机噪声减小3.8dB(A);采用最佳尾缘锯齿结构抑制低频段离散噪声效果良好,在90°方向上噪声降低最多。有关结论可为空调室外机轴流风叶优化设计提供依据。

转子叶尖尾缘端削对轴流压气机失速裕度的影响机理

针对某型航空发动机压气机转子叶片尾缘出现的叶尖掉块问题,设计了两种叶片尾缘端削方案,并评估了两种端削方式对压气机级性能的影响,揭示了压气机的失速机理及端削对失速裕度的影响机理。结果表明,端削使压气机的压比裕度降低约0.5%,将压气机的流量裕度提升1%以上,整体上对压气机效率的影响较小;通过对流场的定量分析发现,压气机的失速由转子叶根附近叶片吸力面附面层的分离诱发;转子叶尖尾缘端削改变了整个叶高范围内流量的径向分布,并通过提高转子叶根附近的流量降低了附面层的分离程度,进而提升了压气机的流量裕度;采用叶片尾缘斜切的端削方式对压气机性能的影响更小,可以作为解决叶尖掉块的一种处理方法。

锯齿尾缘叶片对轴流风机气动噪声及性能的影响

以OB-84型动叶可调轴流风机为研究对象,采用大涡模拟和FW-H声学模型对锯齿尾缘动叶风机进行了数值模拟,探讨了不同锯齿长度的尾缘对风机气动噪声、压强脉动及性能的影响,并分析了其流场特征和降噪机理。结果表明:锯齿尾缘可明显降低风机的中低频段噪声和流道中气流的压强脉动强度,锯齿长度越大,其影响越明显;锯齿尾缘增强了尾流区的流动掺混,改变了动叶尾缘脱落涡结构,形成了2层整齐的"梳状"流向对涡,由此降低了风机的气动噪声;模型A、模型B和模型C均可以在设计流量或小流量下提高风机效率,以模型A提升最明显,但在大流量下性能均低于原风机。

齿形尾缘小型轴流风扇的气动性能研究

小型轴流风扇是计算机散热的主要部件,其通风量和噪声等会直接影响计算机的正常运行和寿命,散热风扇的高性能和低噪声已成为计算机配置的关键问题之一。为此,设计了一种尾缘齿形化小型轴流风扇,该风扇齿形从叶根到叶顶由密到疏分布。并用流体力学软件对尾缘齿形化小型轴流风扇进行静态特性和声学性能模拟,对其进行流场和气动声学分析。结果表明:尾缘齿形化后对小型轴流风扇的静态特性基本没有影响,但在大流量下,效率比原型风扇低;对叶顶间隙和出口区某点的噪声监测发现叶顶间隙处的噪声基本没有变化,而出口区的噪声降低很多;尾缘齿形化后的转子表面的声功率级比原型风扇低,且低声功率级的区域比原型风扇大。

轴向超声辅助单颗CBN磨粒切削运动分析及切削力试验研究

为了研究CBN磨粒砂轮在轴向超声振动条件下的磨削特性,通过轴向超声振动辅助条件下单颗CBN磨粒切削试件的试验,以磨削力为研究对象,研究了轴向超声振动辅助条件下单颗CBN磨粒切削力,从微观角度进行磨粒的运动分析。研究表明:轴向超声辅助条件下的切削力,无论是单颗磨粒所受的法向力F_n还是切向力F_t的值均小于普通条件下的切削力。轴向超声振动辅助条件下单颗CBN磨粒切削运动轨迹是由刀具围绕工件的旋转运动和刀具的高频振动复合而成,其轨迹整体符合正弦曲线轨迹。通过正交试验得出,在一定条件下,轴向超声辅助下的切削力随磨粒切削速度、磨削深度的增大而增大,普通加工中随磨粒大小的增大而增大,超声加工时随磨粒增大有先增后减的趋势。此次试验研究对后期整个CBN砂轮在超声辅助条件下磨削的研究以及CBN砂轮的制备方面都有一定的意义和价值。

两种尾缘凹陷方式对开式轴流叶轮内流特性及性能影响分析

开式轴流叶轮因其无外壳结构造成风机内部流动结构复杂。论文采用数值分析与实验结合的方法,以某室外机用开式3叶轴流叶轮为模型,通过改进叶轮尾缘结构,设计了两组不同的尾缘凹陷方案进行数值模拟和试验研究。结果显示:尾缘凹陷能够有效改善叶片表面压力分布,减小压力面与吸力面之间的压力差,减小叶顶间隙涡流区,改善角区分离,减弱叶轮尾迹,有效改善叶轮内部流动。对比实际工作流量点,在相同转速条件下,尾缘凹陷使得风机全压降低5.2Pa,功率降低28.0%;在相同工况条件下,叶轮功率降低达14.3%,节能效果明显。

带尾缘吹气的空心叶轮轴流式风机内部流动和气动噪声模拟

对带尾缘吹气的空心叶轮轴流式风机内部流动和气动噪声进行数值模拟计算,并从流动性能和噪声水平2个方面将之与原型风机进行对比分析。结果表明:两者的流动性能差别甚小,但在设计工况附近,空心叶轮风扇的气动噪声明显低于原型风扇。研究结果可为空心叶轮轴流式风机的设计、选型以及结构优化提供依据。

钝尾缘翼型对5MW风力机性能影响的研究

目前国内外对钝尾缘翼型的研究主要集中于翼型的改进方式与二维气动性能的模拟,对钝尾缘翼型应用于风力机时对其性能影响的研究较少,然而钝尾缘翼型应用于风力机时由于旋转效应的存在叶素翼型之间会发生相互影响。为了更好的研究钝尾缘翼型,了解钝尾缘翼型对风力机性能的影响,对NREL 5MW风力机叶片内侧翼型进行对称钝尾缘修型,分析二维翼型气动性能,发现一定范围内,翼型的升力系数、升阻比均随尾缘厚度的增加而增大。对原风力机进翼型替换,模拟并对比两类风力机的性能,研究表明改型后风力机的输出扭矩高于原机,而且随风速增大改型风力机的优势变得越来越突出;然而在相同工况下,改型后风力机的轴向力也大于原机。

动静干涉下低压涡轮非定常气动载荷研究

为研究动静干涉下轴向间距和尾缘锯齿结构对低压涡轮叶片非定常气动载荷的控制作用,对高效节能发动机(energy efficient engine,简称E3)低压涡轮最后一级的内部流场进行了数值仿真,研究了不同轴向间距和静叶尾缘锯齿结构两种情况下,下游动叶表面非定常气动载荷的变化规律。研究发现:增大轴向间距可以加强尾迹与主流的掺混,消除气流不均匀性,削弱下游动叶表面的非定常气动载荷;静叶采用尾缘锯齿结构不仅可以加强尾迹与主流的掺混,同时还会改变尾缘处的涡结构,对下游动叶前缘产生破坏性干涉效应,使其最大载荷波动降低约30%,减少静叶尾迹速度亏损75.7m/s,还能适当提升涡轮的流通能力和时均效率。与采用直尾缘静叶的模型相比,采用锯齿尾缘静叶不仅能大幅度地改善涡轮的转静干涉效应和气动性能,还能在不影响涡轮效率的前提下,将涡轮轴向间距缩短10%。

倾斜锯齿尾缘轴流风机降噪的实验研究

针对仿生锯齿尾缘的降噪特性,将其应用到以NACA65-010叶型为原型通过加弯技术设计出的小型轴流风机上,通过风洞实验对比分析原型风机、传统锯齿尾缘风机与倾斜锯齿尾缘风机的气动特性,并在半消声室里通过Brüel&Kj?r手持式声强分析仪测量3种尾缘结构的风机噪声特性,研究倾斜角对风机尾缘噪声的影响。结果表明:在1 800 r/min转速下,倾斜锯齿尾缘风机在全流量范围内可使风机噪声下降1.15~2.38 dB,比传统锯齿尾缘风机降噪效果好,其中倾斜角φ=30°时降噪效果最佳,风机的比A声级下降1.87 dB;锯齿尾缘风机全压均有所下降,最高降低了8.3%。

叶片后缘加厚对轴流风机性能的影响

为解决NACA65系列翼型叶片后缘轮廓线内切圆半径收敛至0引起的铸造工艺问题,采用三次多项式函数生成叶片后缘厚度函数,精确调整叶片后缘末端厚度。基于Ansys软件对不同叶片后缘厚度的风机进行流体仿真,并分析其气动性能与静力结构特性。结果表明叶片后缘增厚使得叶片附面层分离损失增加,尾迹与叶栅主流区的掺混损失增大。叶片载荷分析表明,1.5 mm-0.80翼型、3 mm-0.80翼型风机叶片所受的最大等效应力分别增加0.59%,1.58%,叶片出风口位置处的等效应力随着厚度增加而略减。1.5 mm为风机叶片后缘增厚的推荐尺寸,其风机最大效率为88.07%,是原翼型风机效率的99.67%,全压曲线与原风机的全压曲线基本重合。

叶片尾缘凹陷结构对空调用轴流风机性能的影响

根据建立的窗式空调用室外机的数值仿真模型,首先对室外轴流风机的风量-静压特性进行数值研究,通过与实验测量的比较,验证了本文数值计算的有效性。考虑到轴流风机降噪的要求,本文研究了两种叶片尾缘凹陷结构对轴流风机气动性能和噪声的影响。进一步考虑到轴流风机风量的提升要求,考察了叶片高度变化对轴流风机风量和噪声的影响。研究结果表明,轴流叶片尾缘的凹陷可以改善叶片表面压力分布,减小叶轮叶片尾迹,降低室外风机气动噪声。在不同转速下对空调用室外轴流风机的风量和噪声进行测量,发现在小风量条件下采用叶片尾缘凹陷结构可降低风机噪音1.0d B以上;在大风量条件下,采用叶片尾缘凹陷结构,降噪效果有所下降。如果保持叶轮转速和半径不变,在可装配条件下,叶片高度从58mm增加到79mm,空调用室外轴流风机的风量较原型增加了75m^3/h,增幅达15.5%。

锯齿尾缘叶片气动特性数值模拟研究

使用数值模拟研究了静叶锯齿尾缘改型对3.5级压气机性能的影响,分析了锯齿形状、布置位置等对压气机转速特性的影响。结果表明,在进口导向叶片尾缘上全叶高开齿能够拓宽90%转速的压气机稳定工作范围,且对压比、效率的影响很小,而对100%转速特性影响不大;相对于本文开展的锯齿改型而言,齿宽小的结构优于齿宽大的锯齿,全叶高锯齿扩稳胜于部分叶高(叶尖)锯齿。这些研究加深了锯齿尾缘叶片对压气机性能影响的认识,为压气机扩稳研究提供了借鉴。

轴流通风机仿生降噪方法

对采用锯齿尾缘和波浪前缘2种结构的叶片进行数值模拟,研究其对轴流通风机的降噪效果。针对不同齿高、不同齿数的锯齿尾缘叶片和波浪前缘锯齿尾缘叶片,采用雷诺平均法和分离涡模拟方法计算其流场,并采用FW-H声学类比方程计算其声场。结果表明:在所研究工况范围内,波浪前缘锯齿尾缘叶片比锯齿尾缘叶片降噪效果更好,且二者对全压效率影响不大;对于锯齿尾缘叶片,总声压级随齿高和齿数的增加均有所减小,齿数多时降噪效果较好;波浪前缘锯齿尾缘叶片的总声压级小于原叶片,因而波浪前缘锯齿尾缘组合应用于轴流通风机叶片上的降噪效果比单一的锯齿尾缘叶片和波浪前缘叶片更优。

尾缘锯齿结构对低压涡轮动静干涉噪声的影响

为满足现代航空发动机“更紧凑的级间距、更高的经济性和更低的噪声”的设计目标,低压涡轮轴向间距设计得越来越小。然而,较小的轴向间距将严重影响涡轮的气动性能及动静干涉噪声,这对流动及噪声控制方法提出了更高的要求与挑战。为此,采用大涡模拟结合FW-H方程研究了不同轴向间距情况下,上游静叶尾缘采用短、长锯齿结构时,一级低压涡轮叶栅动静干涉噪声及气动性能的变化规律。结果表明:轴向间距的缩短会导致低压涡轮气动性能恶化,下游动叶前缘受到更强的逆压梯度和“逆射流”效应,从而增大动静干涉噪声;上游静叶采用锯齿尾缘结构,产生于锯齿根部的微射流可以抑制“逆射流”效应,消除分离泡,削弱非定常干涉效应,提升气动性能,降低动静干涉噪声;较短轴向间距情况下,长锯齿尾缘静叶降噪效果更好,相较于原型静叶,长锯齿尾缘静叶可降低尾迹亏损47.71%,流量提升8.65%,总压恢复系数提升0.88%,在1BPF (Blade passing frequency)和2BPF处单音噪声分别降低8.7dB和11.8dB,降低A记权声压级9dB。在缩短轴向间距情况下,静叶尾缘采用仿生锯齿结构,能同时实现气动性能的提高和噪声的降低。

风机叶片改造对煤矿通风机性能的影响研究

通过研究NACA 65风机叶片后缘的两种不同改型方式对低速单转子轴流通风机性能的影响,并对两种转子进行实验测试,获得了两种不同叶尖泄漏下的特性曲线。将实验数据与理想几何形状下计算流体动力学(CFD)的结果进行比较,并对实际几何形状与理想几何形状的性能损失进行对比。实验表明:在基于叶栅数据进行叶片设计时,必须考虑性能损失方面的因素。

转子尾缘端削对轴流压气机性能的影响

为验证叶顶尾缘端削在气动性能上的可行性,采用三维定常数值模拟方法,研究了叶顶尾缘端削对压气机性能的影响及相关机理。研究表明,第5级转子叶顶尾缘端削后,该转子叶顶压比降低,叶顶泄漏流强度减弱,叶顶堵塞减小,提升了压气机的流量裕度;第5级静子叶根的进口攻角降低,静子叶根附近的流动损失减小。总体上端削对压气机性能的影响很小,可以实施转子叶顶尾缘端削以防止叶尖掉角。