共轴双旋翼无人机不同桨间距比时的气动分析

为了优化共轴双旋翼无人机在悬停时的气动性能,提高操纵性能和续航能力,进行共轴双旋翼无人机不同桨间距比时的气动分析。对共轴双旋翼无人机功率载荷和悬停效率进行理论建模与分析,通过仿真试验对不同桨间距比时的功率和升力进行分析,采用滑移网格法,模拟升力、扭矩变化情况,以及流场、压强分布情况。分析结果表明,在固定转速下,桨间距比为0.4时,共轴双旋翼无人机的气动性能最佳。

复杂背景和光照下双旋翼直升机桨尖间距实时测量方法

针对现有双旋翼直升机桨尖间距测量方法不适应室外复杂环境的问题,提出一种基于深度网络的桨尖间距实时测量方法。首先,采集桨尖图像制作数据集,搭建并训练YOLOv3-tiny网络;其次,利用训练好的网络定位桨尖区域;再次,采用OTSU分割区域图像并提取桨尖轮廓,定位上下桨尖气动中心,计算桨尖间距;最后,通过在模拟和真实环境分别开展测量实验,模拟实验结果表明本文方法精度高,相机离桨尖20 m时桨尖间距测量的最大误差为1.99 mm;真实实验结果表明本文方法适应能力强和速度快,可以适应不同复杂背景和光照下的桨尖间距测量,帧率达50 fps,已用于现场实验。

双层改进型推进式搅拌桨桨间距对 搅拌槽内流场的影响

采用粒子图像测速技术对不同桨间距C_(2)下双层改进型推进式搅拌桨槽内流场特性进行实验研究,并分别采用大涡模拟模型、标准k-ε模型以及RNGk-ε模型对搅拌槽内流场进行模拟预测。研究结果表明,桨间距C_(2)对搅拌槽内流型及速度分布有较大影响。当C_(2)=0.23H(H为液位高度)时,受上桨排出和卷吸作用的影响,下桨区域的旋涡无法成型,搅拌槽内物料混合效果不佳;当C_(2)=0.26H时,上桨叶区的高速区域较C_(2)=0.23H时增大了20%左右,下桨叶区高速区域增大了近25%,下桨叶区开始形成区域自循环;当C_(2)增大到0.29H时,两桨间逐渐出现低速旋涡和流动死区,同时混合效率降低。对比r/T(r/T为周向距离比)=0.4处的无因次化速度分布,发现采用大涡模拟模型得到的模拟结果与搅拌槽内流场的实验结果更接近。研究结果可为双层改进型推进式搅拌桨的实际应用提供参考。

桨舵间距对螺旋桨推进性能影响的研究

利用CFD数值工具对原型以及减少桨舵间距后的布置进行数值模拟,量化其节能效果,并通过模型试验进行验证。CFD和模型试验结果均表明,减少桨舵间距对于提高螺旋桨推进性能有明显效果。以某3万吨级散货船为例,模型试验结果显示,减少桨舵间距0.5m后,收到功率降低3.1%,航速提高0.13kn。目前市场上运行的三大主力船型中,有相当数量船舶的桨舵间距仍有一定调整空间,表明这项研究成果具有良好的市场应用前景。

共轴刚性旋翼桨尖间距建模与参数影响研究

共轴刚性旋翼桨尖间距是涉及直升机飞行安全的关键问题,建立了共轴刚性旋翼综合气弹分析模型,开展了升力偏置、前进比、旋翼交叉角、提前操纵角以及高阶气动载荷等因素对桨尖间距影响的数值计算和分析研究.研究结果表明,升力偏置是影响桨尖间距最重要的因素,随着升力偏置量增大,桨尖间距呈线性减小趋势,而且旋翼拉力越大,趋势直线的斜率就越大,本质上桨尖间距是由桨根动态挥舞弯矩决定的,桨尖间距不会随飞行速度的增大而减小,旋翼交叉角对桨尖间距有一定的调节作用,提前操纵角和高阶气动载荷则对桨尖间距影响很小.

桨-舵间距和雷诺数对潜艇尾部伴流场均匀性的影响研究

采用Realizedk-ε湍流模型求解Reynolds平均Navier-Stokes方程,对SUBOFF全附体模型在低雷诺数和高雷诺数条件下的三维粘性流场分别进行了数值模拟,研究了桨-舵间距以及雷诺数对螺旋桨盘面伴流场的影响。计算结果表明:适当的加大桨-舵间距对提高潜艇尾流场的均匀性有显著的效果;桨-舵间距对潜艇桨盘面伴流场均匀性的影响在潜艇的低雷诺数状态和高雷诺数状态具有同样的规律。

桨叶间距对搅拌槽内流动场的影响

搅拌设备在化工、生物、制药、材料加工以及食品加工等领域中有着非常广泛的应用。论文采用计算流体动力学(CFD)技术对搅拌槽内的流动场进行了数值模拟,研究了6DT+6DT组合桨在桨叶间距为100 mm、125 mm、150 mm时搅拌槽内流体的流场特性。结果表明:桨叶间距为100 mm时,搅拌槽内形成两个漩涡,随着桨叶间距的增加,桨叶间相互干涉作用减弱,漩涡数目由2个变为4个。

双层桨叶的桨间距对搅拌效果的影响

以底部椭圆封头、四块挡板均布的搅拌釜为例,采用商业软件ANSYS Fluent对6斜叶双层开启涡轮式搅拌器的搅拌流场进行了数值模拟,研究了不同桨间距对流量的影响,并通过PIV试验和企业实际使用的搅拌釜的粒子固液搅拌试验验证了双层桨叶的搅拌效果。结果表明,当桨间距小于桨径时,双层桨叶产生的流动能形成一个大的循环流动场;当桨间距大于等于桨径时,两桨叶各自形成循环,釜内流体有分区流动现象;随着桨间距的增加,近液面的"搅拌死区"逐渐减小;桨间距为桨径的0.85倍时,桨叶叶端与挡板之间各形成一个小循环流场,搅拌釜内整体有个大循环流场,近液面的"搅拌死区"也较小,有利于搅拌釜内的固液搅拌混合;从节能和搅拌效果考虑,双桨远优于单桨。

2斜叶-框式组合桨釜内流场实验研究

为将2斜叶-框式组合桨高效应用于实际工程,课题组以不同质量分数的甘油-水溶液为搅拌介质,通过粒子图像测速技术(PIV)对该改进型框式组合桨搅拌釜内的流动特性进行实验研究,分析了桨间距、顶桨直径和搅拌介质黏度变化对釜内流场产生的影响。研究结果表明:随着桨间距的增加,2桨叶间流体的循环效果先增强后减弱,桨间距C_(2)=0.52H时2桨叶配合最佳;顶桨直径D_(1)=250 mm时形成2个涡合能力较好的涡流,此时釜内流体的整体混合情况较好;随着黏度的增大,2桨叶间扰动增强,整个搅拌釜内速度分布变得更加均匀,表明改进型框式组合桨更适用于黏度较高的溶液中。研究结果可为2斜叶-框式组合桨在聚酯合成工业实际工程生产中提供相关参考。

桨-舵间距对其组合系统水动力性能的影响

通过计算流体动力学(CFD)方法对敞水桨、桨-舵组合和优化间距的桨-舵组合装置进行数值仿真研究,分析桨-舵间距对其组合系统水动力性能的影响。螺旋桨敞水工况的计算值与物理模型试验值的吻合度良好,验证了数值计算方法的可行性。通过对比桨-舵间距大于推荐值的3个工况发现:在较低的进速系数下,系统的节能效率稍有增加,随着桨-舵间距的增大,节能效率呈现下降的趋势;在较高的进速系数下,随着桨-舵间距的增大,节能效率逐步下降。在较低的和中等的进速系数下,节能效率随着桨-舵间距的减小呈现逐步升高的趋势,在桨-舵间距减少10 mm时,组合体的节能效率最大可增加1.937%;在较高的进速系数下,节能效率随着桨-舵间距的减小有下降的趋势。

直升机飞行参数对起降过程中旋翼桨-涡干扰噪声影响的分析

从直升机平衡方程与飞行参数的影响关系出发,推导了一个直升机起降过程中旋翼桨-涡干扰噪声分析的模型,以适用于飞行参数对桨-涡干扰噪声影响的研究。在该模型中,引入了桨涡垂直间距和轨迹马赫数两个关键影响参数的求解。然后,应用该模型分析了飞行参数对直升机起降阶段的旋翼桨-涡干扰噪声的影响,着重计算了不同飞行速度时的桨涡垂直间距和超声速噪声辐射源点随飞行参数的变化。结果表明,桨涡干扰中的超声速噪声辐射源点在一定的飞行状态下会成为主导的噪声源。

大型灯泡贯流式水轮机桨叶调整研究与实践

针对洪江水电厂3#灯泡贯流式水轮机桨叶间距和转角偏小的问题,提出了大型灯泡贯流式水轮机桨叶调整的方法。用此法进行的桨叶调整实践表明,该方法不仅能够增加大桨叶开度时(以全开状态为例)的间距、转角及全行程转角范围,而且能够提高它们的均匀程度。

直斜错位桨搅拌槽内流场的探究

为了进一步增强直斜错位搅拌桨的搅拌效果.对桨叶直径D=160 mm,不同桨叶间距的搅拌桨进行三维数值模拟,通过分析它们的宏观流场特征,综合速度、轴向速度、径向速度、切向速度的变化规律及死区分布规律,探究直斜错位桨的最优桨叶间距.结果表明:当桨叶间距在3D/4-3D/4范围内,各速度分布的不均匀性较小,搅拌槽中基本无死区且流体的循环范围最广.当桨叶间距在D/2-D范围内,高速区范围最大,且无明显变化.当桨叶间距在3D/4-D范围内,流体的平均速率较大,当桨叶间距为3D/4时,轴向速度和径向速度较大,故搅拌效果较佳,混合效率较高.因此,桨叶间距在3D/4-7D/8范围内可取最佳值.

高速升力偏置旋翼桨叶结构形变特性研究

对于共轴刚性旋翼而言,过大的桨叶结构变形可能导致上下旋翼桨尖发生碰撞,从而影响高速直升机的飞行安全。本文建立了一套含升力偏置配平目标的共轴刚性旋翼综合气弹分析模型,并利用XH-59A风洞试验数据验证了计算方法的有效性,获得了不同升力偏置和前进比状态下的桨叶结构变形特性,并进一步从剖面来流动压、剖面桨距角以及桨根挥舞弯矩载荷等方面进行剖析,揭示了桨叶结构变形的影响作用机理。研究结果表明,在低速小前进比阶段,桨叶结构变形主要由升力偏置控制决定,随着前飞速度的增加,前进比的影响将越来越突出,两者均对桨叶结构变形有重要影响,在高速飞行状态下,适当增大升力偏置可以减小桨叶结构变形,进而有利于桨尖间距控制。

斜下降飞行状态的旋翼桨-涡干扰噪声高效计算方法及降噪

将旋翼涡系理论与旋翼噪声计算方法相结合,建立了一个新的适用于桨-涡干扰(Blade-vortex interaction,BVI)噪声简化计算的方法。一方面,为推导桨-涡干扰噪声的解析表达式并简化运算过程,气动计算采用了基于实验的Beddoes修正涡系模型,噪声计算则使用Farassat 1A声学公式的载荷噪声项,并通过紧致源假设,实现了旋翼BVI噪声的解析推导;另一方面,为了分析直升机飞行参数对旋翼桨-涡干扰噪声的影响,将旋翼的飞行姿态与直升机旋翼气动计算模型相结合,建立了受飞行参数影响的BVI噪声声压计算模型。然后,进行了相关的算例计算,并与可得到的实验数据进行了对比,验证了所建立方法的有效性。在此基础上,应用该方法研究了桨-涡干扰状态下飞行参数对桨盘入流、桨-涡垂直间距这两个重要参数的影响,着重计算分析了斜下降飞行时出现强BVI噪声辐射的飞行航迹角和前进比范围,得出了有意义的结论。

带稳定翼四斜叶-Rushton组合桨釜内流场实验研究

通过粒子图像测速(PIV)技术对装配带稳定翼的四斜叶-Rushton组合桨搅拌槽内的流场进行了实验研究,研究了该组合桨釜内搅拌转速N、桨叶间距C_(2)和离底距离C_(1)的变化对流场的影响,并将该组合桨的釜内流场与四斜叶-Rushton组合桨的釜内流场进行对比。研究结果表明:转速N=110 r/min时,上层桨的稳定翼的切割推流作用表现明显,釜内上部分区域流速增大,有利于釜内介质的混合和传质;桨叶间距C_(2)=0.23h时,两桨叶配合更好,稳定翼的切割推流作用使釜内形成较好的流场;离底距离C_(1)=0.24h时,釜内上部分低速区域明显缩小,釜内速度分布合理;带稳定翼的四斜叶-Rushton组合桨釜内中心区域流场的混合传质能力较四斜叶-Rushton组合桨更强,且釜内上部分不易产生悬浮物,稳定翼结构对釜内流体的径向流动更有益。

桨后贝克舵的水动力性能研究

本文基于面元法理论对桨后贝克舵的水动力性能进行了研究。首先结合空泡水筒试验的试验结果检验了面元法程序的计算精度及可靠性,并将面元法计算所得水动力系数绘制成敞水性能曲线,对两种桨舵系统的水动力性能进行比较分析得出贝克舵的节能效果。然后改变桨与贝克舵之间的距离考察其对节能效果的影响,并与实验结果对了对比,结果显示,桨舵间距越大,桨舵系统的效率也就越高。

桨间距对某型共轴对转螺旋桨气动性能的影响

为掌握共轴对转螺旋桨的桨间气动干扰规律,降低桨间气动干扰强度,提升共轴对转螺旋桨的气动性能,基于非定常雷诺平均Navier-Stocks方程耦合湍流模型的计算方法,并使用了滑移网格技术,研究了4种不同桨间距的6×6构型对转螺旋桨的桨间气动干扰对其气动性能的影响,桨间距选择了4种不同方案。研究结果表明:在4种不同的轴向桨间距中,当桨间距为0.25倍螺旋桨直径时,共轴对转螺旋桨的平均推进效率最高,并且气动干扰导致的效率脉动幅度较小;随着桨间距的增大,前、后排桨受到的气动干扰强度都会减小,相比于后桨,前桨因气动干扰造成的脉动对桨间距更加敏感。可见共轴对转螺旋桨的桨间距会对螺旋桨的气动干扰,及气动性能产生较为明显的影响,在设计共轴对转螺旋桨时选择合适的桨间距,有利于提高螺旋桨气动性能。

基于Fluent的搅拌反应罐流场的优化研究

基于计算流体动力学对搅拌反应罐流场的各影响因素(如桨间距、罐桨径比等)进行分析和研究,最后根据分析和研究的结果提出了搅拌反应罐内部结构的改进方向和措施。

共轴双旋翼涵道风扇的气动特性研究

利用CFD软件对涵道风扇进行虚拟仿真,对共轴反桨双旋翼涵道风扇的空气特性进行分析。通过改变双旋翼的间距及飞行速度条件下仿真,对共轴反桨双旋翼涵道风扇气动特性的分析。结果表明,涵道距离对涵道扇有拉力有影响,但并不明显。在扰流的影响下,上桨盘产生的升力要小于下桨盘所产生的升力,并且涵道风扇不适合高速飞行。