定常吸吹气作用下波浪圆柱主动减阻机制

针对圆柱绕流减阻抑振问题,对波浪圆柱采用定常吸吹气主动控制手段,在雷诺数Re=3000情况下,利用大涡模拟数值方法,研究吸吹气方式、方位角(吹吸气装置与来流反方向夹角)、动量系数对波浪圆柱的升阻力特性、时均压力、速度分布、近尾迹流动结构发展及其减阻抑振的影响规律。结果表明:定常吸气控制比吹气控制对波浪圆柱减阻抑振效果更好;定常吸气方位角位于迎风面时波浪圆柱的升阻力系数随动量系数的增大而减小,位于背风面时则呈先减小后增大再减小趋势,这主要归因于定常吸气通过吸收低速度流体延缓流动分离,削弱了尾流的顺流向雷诺应力和横流向雷诺应力,降低了柱体前后表面的压差,波浪圆柱的近尾迹宽度在横向上显著变窄;在适当的吸气动量系数及方位角工况下,Saddle截面近尾迹回流区基本被消除,下游出现“带状涡”,升阻力波动得到了显著控制,平均阻力系数较未受控制波浪圆柱减少83.84%。

地铁列车尾部吹吸气控制对尾流特征的影响

为改善地铁列车尾部流动特征、减小列车气动阻力,提出一种在地铁列车尾部表面吹气及吸气的主动流动控制方法,分析不同吹气形式以及速度下,列车尾部流场及气动阻力的变化,解释列车尾部吹吸气作用下列车气动性能变化的原因。研究结果表明,在尾车施加吹/吸气的主动控制方法可以达到减小列车气动阻力的目的。当吹、吸气速度为0.6U(U为列车速度)时,集中吹气控制的气动减阻效果最为显著,3车编组整车气动减阻率达到了12.9%,非集中吹气次之,为10.9%,吸气控制则为10.3%。尾车吹气控制通过扰动流场来有效抑制流向涡结构,且相比于非集中式吹气,气流方向汇聚于某焦点的集中式吹气可显著提升气动减阻能力;吸气控制则通过吸除尾车肩部近壁区的尾部流向涡,使整车气动阻力降低,但吸气使更强的空气流动加速,使得气动减阻效果下降。因此,建议采用吹气速度为0.6U的集中吹气方式减小钝头列车气动阻力,在该吹气速度下,头车、中车、尾车和全车的气动减阻率分别为0.3%、4.5%、27.6%和12.9%。

吹吸式除尘装置清除极片表面粉末

为提高锂离子电池安全性能与质量,设计基于高频气流的吹吸式除尘装置。以锂离子电池负极片、微米级铜粉为研究对象,与风刀和吸罩的除尘效果进行对比。当极片运行速度为0.3 m/s时,随着吹吸式除尘装置工作距离由2 mm增加到10 mm,粉尘去除率由97.04%下降至71.88%;当工作距离为2 mm时,随着极片运行速度由0.1 m/s增加至0.5 m/s,粉尘去除率由97.96%降低至95.29%。随着吹吸式除尘装置工作正压增大,除尘性能提高,工作正压为14 kPa时,在极片表面粉尘去除率达99.27%。与风刀和吸罩相比,吹吸式除尘装置能在较低的功耗下实现更高的粉尘去除率。

可吹可吸型呼吸训练器应用于社区慢性阻塞性肺疾病稳定期患者中的效果观察

目的 探讨可吹可吸型呼吸训练器在社区慢性阻塞性肺疾病(慢阻肺, COPD)稳定期患者中的应用价值及安全性。方法 选取90例慢阻肺稳定期患者,随机分为试验组(44例)与对照组(46例)。对照组进行常规呼吸训练,试验组使用可吹可吸型呼吸训练器进行呼吸训练。比较两组肺功能指标[第1秒用力呼气容积占预计值百分比(FEV1%pred)、第1秒用力呼气容积与用力肺活量比值(FEV1/FVC)]、6 min步行距离(6MWD)、急性加重次数和不良事件发生情况。结果 干预后,两组FEV1%pred、FEV1/FVC均较干预前增加,且试验组FEV1%pred(66.98±10.12)%、FEV1/FVC(59.22±9.47)%高于对照组的(58.10±5.01)%、(51.09±8.21)%,差异具有统计学意义(P<0.05)。干预后,两组6MWD均较干预前增加,且试验组6MWD(340.98±38.19)m长于对照组的(322.14±38.91)m,差异具有统计学意义(P<0.05)。随访期间,试验组急性加重次数为2人次,对照组急性加重次数为2人次,组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。两组均无不良事件发生。结论 可吹可吸型呼吸训练器应用于社区慢阻肺稳定期患者的肺康复治疗中效果明显。

梳夹式红花采收装置集花机构优化与整机性能试验

针对研制的梳夹式红花采收装置存在采摘后的花丝掉落严重,导致花丝采集效率低的问题,提出一种新型的气吹-气吸组合式集花机构。该机构利用正压气流吹动粘附花丝脱离采摘头,同时结合梳夹装置前端安装的采摘头护罩,利用负压气流收集采摘后的花丝并防止花丝掉落。通过分析花丝在正压气流中受力情况,优化了集花机构的关键结构及工作参数。为验证整机性能,以含水率≥44.5%的新疆裕民红花为对象,对集花机构优化后的梳夹式红花采收装置进行了田间试验。试验结果表明:优化后的红花采收装置花丝采净率提升至81.74%,花丝掉落率降低至2.31%,相较于优化前采净率提高了4.47%,掉落率降低了0.31%,减少了花丝损失,整机性能得到提升,可为红花机械化高效低损采收提供参考。

盾构泥砂在吹填施工中的研究

研究对盾构泥砂渣样进行了成分分析,为满足吹填技术指标,采用自航耙吸船改进施工技术,直接将盾构泥砂吹填至现场,对整个吹填过程中的管线布置、流失量控制等技术进行了改进。同时对采用盾构泥砂吹填的具体工程进行了造价对比分析,以期为类似工程提供借鉴。

耙吸挖泥船艏吹钢圆筒及装驳工艺应用

针对钢圆筒围堰灌砂施工进度慢、外购砂成本大的问题,采用耙吸船分流艏吹充填钢圆筒工艺,实现一天成型4个钢圆筒,施工效率比吹砂船提高5倍,成本仅为吹砂船的14,具有良好的技术价值和经济价值。同时,采用耙吸船进行艏吹装驳施工,保障了袋装砂供应,解决了外购砂源不足及外购成本大的问题。耙吸挖泥船艏吹钢圆筒、装驳工艺在某工程的应用可保障工程进度和节约成本,为耙吸挖泥船艏吹工艺的多功能运用提供借鉴。

二维扩压叶栅非定常分离流控制途径探索

二维扩压叶栅非定常黏性数值模拟结果表明,在一定攻角范围内,叶片前缘点附近的周期性吹吸气激励能有效控制混乱的非定常分离流.详细研究了非定常激励频率、幅值、位置对流场的影响.满足一定条件的非定常激励能够使流动由无序变为有序,时均气动性能提高.

三角翼大攻角分离流开缝吸气效应研究

分别采用数值方法和实验方法研究了大后掠角三角翼大攻角条件下，背风面开缝吸气对流场结构和气动力特性所造成的影响。数值模拟采用 Ｈａｒｔｅｎ Ｙｅｅ 的二阶精度隐式 Ｔ Ｖ Ｄ 格式和 Ｎ Ｓ方程；实验采用激光蒸汽屏流场显示和应变天平测力技术。通过在三角翼背风面开缝吸气，抽掉低能气流，实现增升的效果不理想，同二维吸气涡控制增升效果相差很远，这主要是由于二维同三维分离产生机理上的差异所造成的。

边界层吹吸气对高负荷扩压叶栅性能的影响

采用边界层流动控制能够有效抑制扩压叶栅的流动分离。以某大弯折角低稠度扩压叶栅为研究对象,利用数值模拟手段研究了原型、叶片表面边界层单独吹气以及吹吸气相结合等边界层控制手段下的流场和叶栅性能变化情况。结果表明,无论是单独吹气还是吹吸气相结合的边界层控制方法,都能有效控制扩压叶栅中的边界层分离,从而较大幅度地增大叶栅负荷,并降低气动损失;计算表明,吹气和吸气的效果不尽相同,且吹吸气口位置及吹吸气流量对边界层的流动亦有较为明显的影响。其中采用1.7%的吹气流量,结合1.38%的吸气量,可以使静压增压比提高15%以上,而损失系数降低至原型的20%以内。

基于尘粒启动特性的新型吸尘装置流场数值模拟及试验

根据铁路道床表面不同的吸污工况要求,针对原有产品吸污效率不高的问题,提出新型的吸尘装置结构,建立其物理及数学模型,对不同作业方式的尘粒启动机理进行研究;运用计算流体力学技术对不同参数条件下吸污效率进行仿真分析,并对吸污装置内部气流相和颗粒相进行仿真研究,对2种作业模式试验效果进行验证和对比。研究结果表明:吹吸作业模式适用于灰尘较少工况,吹扫吸作业模式则能满足能够满足污物较大且堆积较厚的工况,尤其适用于运煤专线线路煤粉的收集。

落煤过程中涡旋吹吸式除尘技术数值模拟及试验

为治理落煤过程中产生的粉尘问题,基于涡旋气流的生成机制及粉尘粒子在涡旋气流场中的运移特性,提出一种控制落煤过程中粉尘扩散的涡旋吹吸式除尘技术;以落煤塔落煤过程为例,利用数值模拟方法分析涡旋吹吸式除尘气流场的变化特征;搭建仿真试验模型,通过仿真试验研究设备最佳涡旋性能参数,对比分析涡旋吹吸式除尘与单一抽吸除尘的除尘性能。结果表明:落煤过程中形成涡旋气流,大部分粉尘粒子被涡旋集聚,呈螺旋状自下而上运动。最佳吹吸比为4.814时,涡旋气流性能最佳;涡旋吹吸除尘性能高于单一抽吸,单位时间集尘质量浓度分别为314.27、191.94 mg/m^(3),除尘效率分别为93.25%和41.19%,粉尘逃散率分别为6.31%和46.60%。

基于定常吹吸气的波浪型圆柱主动控制研究

基于定常吹吸气对波浪型圆柱近尾迹流动进行控制以增强柱体振动,采用大涡模拟研究了亚临界雷诺数(Re=3000)下前吹后吸和前后吸气控制方式在不同吹吸气工况对波浪型圆柱升阻力特性、时均压力系数、环量、湍动能及近尾迹流动结构的影响.研究发现:前吹后吸和前后吸气控制下波浪型圆柱在不同吹吸气动量系数工况脉动升力系数均显著提高,最大较未受控直圆柱和波浪型圆柱分别提升高达636%和391%,这主要可能归因于吹吸气控制使波浪型圆柱回流区变短,高强度涡集中向钝体后方靠拢,旋涡形成长度缩短,展向涡流与顺流向涡流相互作用在波浪型圆柱下游形成的“肋状涡”变大变长,近尾迹环量显著增大,从而导致脉动升力系数增大,这可能将诱导柱体产生更强的振动;同时两种控制方式均改变了波浪型圆柱表面的压力分布,由于在波浪型圆柱前驻点吹气使前端趋于流线型,前吹后吸在不同吹吸气动量系数下波浪型圆柱的高压区减小,但在后驻点吸气使得低压区增大,而前后吸气在不同吹吸气动量系数下波浪型圆柱的高压区基本不变,低压区增大.研究结果可为低风速地区分布式风力俘能结构俘能效率提升提供基础理论支持.

吹吸扰动对湍流边界层多尺度相干结构的影响

用IFA-300热线风速仪以高于对应最小湍流时间尺度的分辨率,精细测量了风洞中施加局部周期性吹吸扰动平板湍流边界层近壁区域不同法向和流向位置的瞬时速度的时间序列信号．对平板湍流的扰动是通过平板上沿展向分布的一条窄缝引入的正弦振荡产生的．用子波分析对壁湍流脉动速度信号进行多尺度分解,用子波系数的瞬时强度因子和平坦因子检测壁湍流多尺度相干结构,并提取不同尺度相干结构的条件相位平均波形,研究不同频率的吹吸扰动对平板湍流边界层多尺度相干结构的影响．结果表明,扰动对边界层近壁区域平均速度分布、能量随尺度分布以及多尺度相干结构及其条件相位平均波形,都有显著影响,其中32 Hz扰动影响最大．

壁面局部吹吸边界层感受性的数值研究

目前理论、实验以及数值模拟主要研究自由来流中的小扰动与壁面局部粗糙相互作用激发边界层感受性问题.但是,针对自由来流湍流与壁面局部吹吸相互作用诱导边界层感受性的相关报道甚少.本文采用直接数值模拟和快速傅里叶变换的方法,数值研究了二维平板壁面具有局部吹吸的边界层感受性问题.结果发现,在二维边界层内能找到一组被激发产生的Tollmien-Schlichting(T-S)波波包的包络序列以及从波包中能够分离出一组稳定的、中性的和不稳定的T-S波,证明了二维边界层内感受性现象的存在性.经数值计算获得了T-S波波包传播的群速度;并建立了自由来流湍流强度、壁面局部吹吸强度和长度与二维边界层感受性之间的关系,获得了与Dietz感受性实验相类似的结论.另外,还发现在自由来流湍流与壁面局部吹、吸相互作用下能诱导二维边界层内产生相位相反的T-S波.依据这一理论机理来优化设计局部吹吸装置,不但能促使层流向湍流转捩的提前,也可以延迟转捩过程的发生,达到控制湍流运动的目的.

壁湍流周期性吹吸减阻的实验研究

为了研究局部周期性吹吸小扰动对湍流边界层的影响和湍流相干结构减阻控制机理,用实验方法研究了局部周期性吹吸小扰动与湍流边界层的相互作用.采用热线测速技术精细测量了施加吹扰动前后平板湍流边界层不同法向位置的流向、法向和展向速度分量的时间序列信号;通过测量扰动源下游近壁区域平均速度剖面的变化,发现在扰动下游一定空间范围内,粘性底层增厚和壁面减阻;通过对湍流度变化的分析,发现扰动影响猝发的发生;此外通过对展向平均涡量变化的分析发现,在扰动下游形成了2个定常的、强度相似的、大尺度的展向涡,它们起到流体滚动轴承的作用,减小了壁面摩擦阻力.

汽车涡轮增压器进气管三维吸入式吹塑模具设计

在分析了汽车涡轮增压器进气管结构的基础上,根据三维吸入式吹塑模具结构的设计特点,基于Pro/E进行了汽车涡轮增压器进气管的吹塑模具设计。重点对分型面的选择、夹紧装置、吸口装置、吹针及冷却系统等关键部位进行了设计。实际生产表明,该模具在三维吸入式吹塑机上生产运行状态良好,生产的进气管质量能够达到设计要求,模具的正常寿命大于30万模次,具有良好的经济效益。

风洞侧壁干扰控制与修正方法研究

风洞侧壁干扰是影响风洞实验数据准确度的一个重要因素,洞壁边界层的存在会使二维翼型升力线斜率的测量值下降,在风洞设计和实验中采用多种方法来减小其干扰。简述了减小或消除侧壁干扰的实验原理、实验方法、优缺点及国内外研究进展,重点介绍了侧壁抽吸、侧壁吹除控制与修正方法,最后介绍了判断控制和修正效果的准则。侧壁抽吸与侧壁吹除方法在实际应用中取得了良好的效果,对抑制侧壁边界层效应有一定作用,能够提高实验结果的精确性。

吹吸扰动对壁湍流相干结构的影响

采用热线风速仪测量受吹吸扰动的壁湍流边界层的流向速度,用傅里叶变换和子波变换研究吹吸扰动对壁湍流能谱的影响,结果显示施加的低频扰动使边界层内层大尺度结构的能量减少,小尺度结构的能量有所增强,远离壁面时扰动强度逐步衰减直到在外层中消失；通过VITA法和子波变换法检测猝发事件,表明该扰动降低了猝发强度,使猝发周期延长,条件平均速度波形的幅值降低、持续时间变短,说明扰动明显抑制了相干结构的猝发过程,利用子波变换可以实现湍谱分析,能有效检测猝发中的湍流结构,是一种客观的分析工具。

草地蝗虫吸捕机吹吸式吸嘴的设计

针对原草地蝗虫吸捕机采用直吸式吸嘴，吸捕率低。以度蝗虫在吸嘴内壁上撞击、破碎等问题，在对原直吸式吸嘴，特别是在对吹吸气流进行理论分析的基础上，结合蝗虫在吸捕时的跳跃躲避特性以度对蝗虫悬浮速度的实验测定，设计了吹吸式吸嘴，并对吹吸式吸嘴与直吸式吸嘴进行了对比试验。试验表明：（1）吹吸式吸嘴可将吸口气流速度从原来直吸的20m／s降低为现在的14m／s，可减轻后续设备的负荷。（2）与具有相同吸口气流速度的直吸式吸嘴相比，其轴向、径向吸捕距离分别延长到115～2倍。负压吸捕区增大到2～3倍，能够对更大范围内的蝗虫进行有效吸捕，提高吸捕率。（3）获得了影响回旋气幕形成各主要因素的合理参数，为草地蝗虫吸捕机的设计与改进提供了理论依据。