新型抗空泡翼型剖面设计研究

基于Eppler翼型设计方法提出一种新的抗空泡翼型剖面设计方法。新的设计方法利用预先给定的最大厚度和设计升力系数进行翼型剖面设计,并将厚度及拱度的分布与攻角的设置相结合,将所需的厚度与拱度分布转换为合理的攻角分布作为输入,以便用Eppler方法进行翼型剖面设计,并通过对攻角分布进行修改来调整空泡斗的位置。计算表明,所提出的方法对控制翼型剖面的厚度和拱度分布有效,利用该法设计的翼型剖面具有较好的空泡性能。

粒子群算法在翼型剖面优化中的应用(英文)

为设计出具有良好升阻比性能的翼型剖面,采用智能优化领域新兴的粒子群优化算法(PSO)结合面元法对翼型进行优化设计。文中给出了PSO算法的数学模型及其在翼型优化设计中的主要计算过程,并以Naca66mod翼型为原型进行设计。获取了翼型优化过程中每一步处的翼型剖面形状、翼型表面压力系数分布以及翼型的升力系数、阻力系数和最大厚度比,结果分析表明经过优化后的翼型与原型相比,具有升力系数增加,阻力系数减小这一有利的特征改变。同时采用CFD方法对两种翼型进行数值模拟计算,获得同上的结论,进而验证了PSO方法在翼型优化设计中的可行性。

基于翼型剖面重心调节的风机叶片优化设计

涡轮风机叶片在工作时受到离心力和气动力两种力的影响,而对转速较高直径较大的叶片,其离心力的影响因子较大。基于离心力产生的附加弯矩与叶片空气动力产生的弯矩相反的原理,本文介绍了一种较高转速大直径的玻璃钢薄壁结构涡轮风机叶片的设计,在叶片设计时采用调整叶片剖面重心的方法来实现叶片结构优化,所设计的叶片具有高效率低能耗的特点,已经被应用于冷却塔中。

基于新型剖面设计的螺旋桨多目标性能权衡优化

利用Eppler方法进行新型抗空泡翼型剖面设计。设计的新型剖面其空泡斗比具有相同设计升力系数和厚度弦长比的NACA66 mod+a=0.8剖面要宽很多。将新设计的剖面用于螺旋桨敞水性能优化,以4个半径处的螺距为设计变量,以敞水效率和多个半径处的最小压力系数为目标函数,利用iSIGHT优化平台对其螺距分布进行优化,以改善其敞水性能,特别是空泡性能。计算结果表明,采用新型抗空泡剖面进行螺旋桨敞水性能优化是有效的。并比较不同优化算法对优化结果的影响。

Eppler方法控制参数对翼剖面性能的影响

利用Eppler方法进行新型抗空泡翼剖面设计。系统研究了剖面设计参数对空泡性能的影响,并探讨了空泡特性与叶剖面参数(最大厚度及厚度分布)之间的关系。研究了控制参数对翼型剖面形状的影响。根据叶剖面设计理论,给出了剖面性能优化的设计方法以及参数的选择标准,并利用该方法设计出新的翼型剖面,并与NACA系列剖面空泡性能进行对比。计算表明,新的翼型剖面具有较好的空泡性能。

基于CFD技术的舵叶翼型选用分析

舵叶选型通过经验公式和母型船数据确定,方法具有一定局限性。为优化舵叶选型流程,以Exploration号邮轮为例,通过CFD软件基于RANS方程和SST k-ω模型对NACA翼型和高效翼型为研究对象进行数值仿真,得到不同攻角下的升力系数和阻力系数,对不同剖面类型和厚度比的翼型,结合速度矢量图和压力云图分析水动力性能,并与理论计算数据和实船数据进行比较。结果表明,不同翼型厚度在全舵角范围内表征出不同的升阻比特性,增加翼型厚度有利于拓宽升阻比范围。高效翼型虽然舵效平均提高40%,但是不能忽略阻力对其快速性的影响,尾部涡流导致表面压力升高对其强度也产生负面影响。研究结果有利于了解不同剖面翼型舵叶的水动力性能,为舵叶翼型选型设计提供参考依据。

翼型剖面绕流流场的CFD与势流数值模拟方法比较研究

该文采用计算流体力学CFD方法和基于势流理论的边界元方法,分别求解了二维翼型剖面NACA0015的绕流问题,其中CFD计算基于开源平台OpenFOAM开展,势流计算则采用自主开发的边界元程序实现。通过比较两种方法对不同攻角下翼型表面的压力系数、翼型总的升阻力系数以及翼型周围绕流速度场的预报结果,证明了在线性升力范围内,势流理论与CFD的预报结果相差并不显著,但在失速点之后,势流理论已经无法计算翼型的升力问题。

变形机翼飞行器发展综述

现代飞行器面临日益复杂的飞行任务,但采用固定外形机翼进行多目标优化设计必然带来机翼性能的折中与权衡,使得飞行器在任何一个设计工况下都很难达到性能最优。变形机翼是解决该问题的有效途径,通过改变外形来适应不同的飞行环境,避免了固定外形机翼在多目标设计中的性能折中与权衡问题。首先,梳理了变形机翼飞行器的发展历程并阐述了各阶段的发展特点,列举了发展至今较为典型的变形机翼飞行器;其次,根据平面形状和翼型剖面是否变化将机翼变形分为平面形状变形、非平面形状变形和翼型剖面变形,介绍了三种变体类型的具体变形方式与实际工程应用;然后,讨论了变形机翼所涉及的气动设计、结构设计、飞行控制等关键技术;最后,总结了变形机翼技术对于现代飞行器设计的重要意义与价值,展望了多学科优化设计在变形机翼中的应用。研究将为变形机翼飞行器的发展提供参考依据。

大型高速客货船的舵空泡剥蚀及解决方案探索

本文针对大型高速客货船舵系空泡剥蚀现象,提出了在舵系设计阶段就应考虑的关键点,以及舵的模型试验验证的相似律和试验方案;介绍了扭曲导缘和随缘舵的设计思路,也介绍了发生舵系空蚀后的补救措施;同时本文还回顾了舵的空化机理和抗空化舵叶剖面等方面的知识。

基于展向参数主动控制的机翼外形设计方法

传统的机翼外形设计方法包括平面形状设计和关键剖面翼型控制,但有限的机翼剖面翼型无法完全控制机翼参数沿展向的完整分布。以主动控制机翼参数沿展向分布规律为出发点,基于CATIA中创成式曲面设计模块,提出了一种新的机翼外形设计方法。在所展示的建模实例中,实现了对机翼弦长、几何扭转角、翼型厚度等参数沿展向分布规律的主动控制。建模结果显示,与传统的机翼外形设计方法相比,获得了理论弦曲面和理论前后缘曲线,而非理论弦平面和理论前后缘直线,同时得到前后缘线以外的其余n条展向引导线。该方法可以很容易地推广到对后掠角、最大厚度、最大弯度等参数沿展向分布的主动控制,具有工程应用价值。