襟翼长度对翼型水动特性影响

针对日益受到关注的潮流能水轮机中叶轮所用翼型水动力问题,采用CFD数值模拟方法,以NACA0018为基准翼型,对比分析了带襟翼翼型和原始翼型的流场变化,以及襟翼长度对翼型水动特性及表面静压力系数分布的影响。数值计算结果表明:襟翼可以使翼型失速攻角延后,且在达到失速攻角后可比原始翼型对应攻角时的升力系数有所提高;在小攻角下,襟翼对翼型压力分布影响较小,襟翼长度为0.3c(c为翼型弦长)时,压力系数改变最为明显;当攻角接近失速攻角时,襟翼长度为0.2c时,在所研究范围内,翼型水动特性最优;达到失速攻角后,襟翼对翼型流场及静压系数分布影响较大,翼型前缘吸力面低压区范围增大,压力面高压区范围均匀分布,且当襟翼长度为0.2c时翼型水动特性最优,其升力系数较原始翼型升力系数均有较大提升,阻力系数变化不大。

基于LBM-LES方法两栖水翼航行器水动特性分析

目前,国内外对于两栖航行器气动/水动特性的研究仍处于探索与发展阶段。结合鱼雷及水翼船的特点,提出一种通过改变外形实现水下、水面航行的新型两栖水翼航行器。基于LBM-LES方法对航行器水动特性进行数值仿真,得到航行器在水下、水面航行时的升力、阻力曲线。结果表明:在水下航行时,收缩水翼的航行器在较小的迎角范围内阻力较小,适合高速航行;在水面航行时,展开的水翼增大了航行器的升力、减小了阻力;通过改变外形航行器能够满足在水下、水面的航行要求,其外形设计及两栖航行性能还有较大的优化空间。

基于FLUENT的适配器空泡流水动特性仿真

基于FLUENT软件,针对适配器空泡流的水洞实验展开建模仿真研究,建立了适配器和弹体缩比模型;对2种工况下一定张角的适配器空泡流水动特性进行了数值模拟;对结果进行了分析并与水洞实验进行了比较。结果验证了空泡理论同时为适配器空泡流水动特性仿真以及结构设计提供借鉴和参考。

垂直轴潮流能涡轮机水动特性研究

潮流能水轮机日益受到重视,针对其叶轮翼型水动力问题,提出了一种襟翼控制策略,计算不同襟翼翼型的垂直轴潮流能涡轮机水动力学动态特性,对比分析了襟翼控制前、后的垂直轴潮流能涡轮机力矩系数周期性变化规律。结果表明:所提控制策略可在不影响力矩系数均值的情况下,有效降低力矩系数振幅,且非对称襟翼翼型力矩系数振幅小于对称襟翼翼型;通过分析流场结构发现,施加控制策略的翼型尾缘流场较未施加控制策略的尾缘流场细长;襟翼控制叶片转过之后的尾涡贴合于旋转轨迹,对下游流场影响较小,易于耗散;发生大涡分离的方位角范围为160°~260°,叶片内侧涡强增大,而施加控制策略之后,该现象得到很好改善。

线翎电鳗仿生鳍水动特性研究与试验测试

以线翎电鳗为仿生对象,设计一款鳍条驱动的波动长鳍,建立其运动学模型,采用SST k-ω湍流模型对三维非定常不可压缩流体的N-S方程进行求解,研究波动鳍的水动特性并分析波动鳍摆动角度、摆动频率等运动参数对波动鳍推进性能的影响。针对波动鳍需要经常贴近水底工作的情况,研究波动鳍与底面距离的变化对推进性能的影响。研究表明:在波动鳍运动时,鳍面两侧形成较为明显的反卡门涡街,从而在波动鳍的尾部形成一股射流,产生向前的推力;波动鳍的推力和横向力都随着摆动角度、摆动频率的增加而增加,但在一个时间周期内,推力的波动次数大约是横向力的2倍;波动鳍与底面距离的变化对波动鳍的推力影响很小,但当波动鳍与底面距离小于波动鳍宽度的1/5时,波动鳍的横向力明显增大。通过试验验证了数值模拟结果的正确性与合理性,该研究可为高性能波动鳍推进器的设计提供理论依据。

翼型水动绕流特性数值模拟分析

水力机械叶轮水力设计时,在保证叶片适当的进出口角度的前提下,均选用空气动力学翼型。基于GAMBIT网格技术和CFD中FLUENT软件,以常用的全对称翼型NACA0012和非对称翼型NACA63-415为基准翼型,对水流作用下的水动绕流特性进行了二维流场数值模拟计算,对比分析了两种翼型在高雷诺数Re=5×106和攻角-5°~90°下的流动特性变化,尤其是在大攻角时翼型表壁涡脱落及扩散的流场特性,获得了翼型的流场云图、矢量图、升力与阻力及升阻比的曲线图,同时对比研究了水与空气中的绕流特性,结果有益于了解流体机械叶片翼型的水动特性,可为流体机械叶轮叶片翼型的设计、选择和研制提供重要的理论依据。

翼缝宽度对翼型水动特性的影响

针对翼型失速问题,采用CFD(流体动力计算软件)数值模拟方法,以NACA0018为基准翼型,分析了不同翼缝宽度对翼型压力云图及流场等值线分布的影响。计算结果表明:当翼型处于小攻角时,翼缝宽度对翼型吸力面影响较小,对压力面高压区范围影响较大;当翼型处于大攻角时,翼缝的存在改变了翼型流场结构,减少了翼型尾缘处发展涡的数量,且缩小了涡的范围;在大攻角下,翼缝对翼型压力面高压区和吸力面低压区范围影响较大;对比三种不同翼缝宽度对翼型压力云图及流线等值线图可知,翼缝宽度w=0.1%c时,翼型水动性能最佳。

一种可变形跨介质航行器气动/水动特性分析

由于海水和空气物理性质存在巨大差异,航行器很难以单一外形满足在两种环境下的航行要求。为此,提出一种通过改变外形来实现水空介质跨越的航行器,并通过计算流体力学对其空中和水中两种外形的气动/水动特性进行研究。仿真结果表明,通过改变外形,航行器能够同时满足水下航行和空中飞行的要求。水下航行时,航行器在较小的仰角范围内通过收缩机翼减小阻力;空中飞行时,通过展开机翼增大升力。

基于FLUENT的新型跨介质航行器气动水动特性研究

针对目前水下航行器和空中航行器难以以单一外形同时满足水空两种航行环境的特点,提出一种通过改变机体外形实现水空介质跨越的新型航行器.应用FLUENT对航行器的气动水动特性进行数值仿真,得到了航行器水中、空中航行的阻力、升力曲线.对结果的分析发现,通过改变外形能够满足航行器水中、空中的航行和机动要求,新型航行器的流体受弹体扰动较大,升阻特性有一定减弱,水空跨介质航行器的外形还有较大的优化空间.

航行器在空中飞行与水下潜航时的动力学特性

空气和水两种介质物理性质的巨大差异会对跨介质航行器的动力学环境产生复杂影响.文中以雷诺数为参考,采用CFX软件设计案例进行仿真,研究航行器在跨越不同流体介质时的动力学特性.仿真结果表明:跨越过程中流场存在一个雷诺数拐点,雷诺数小于拐点时,若水和空气的雷诺数相同,航行器的水、空流体动力学参数随攻角变化的趋势一致且数值相近;若水和空气的雷诺数相似,则存在一个匹配的飞行与潜航速度区间,仍能满足水、空介质间相似的动力学特性.文中研究结论可为航行器的航行控制提供设计依据.

升力型潜水飞行器水空动力学特性研究

水空两相介质物性的巨大差异为潜水飞机的水下潜航和空中飞行带来诸多难题,本文选择升力型航行器为研究对象,采用数值仿真手段研究其飞行和潜航动力学特性,模拟结果说明:在低速航行时,存在匹配的速度区间使得升力型航行器在空中和水下的各动力学参数随攻角的变化趋势相似并且数值相近,航行器获得相似的飞行和潜航环境;通过对水下高速航行的可行性的探讨,获悉升力型航行器不适宜在水下高速潜航,需采用变体方式改变构型来提高航行器的动力学性能。

海空跨域航行器流体动力特性研究

为了兼顾水下航行器和空中飞行器的优势,本文提出一种基于升力原理实现水空作业且能多次自由穿越水气界面的航行器——海空跨域航行器,应用STAR-CCM+软件,基于重叠网格方法对航行器的气动水动特性进行数值模拟,分别得到了航行器在水中和空中航行时的升阻力以及升阻力系数。通过对结果的分析,验证了该航行器可以分别满足在水中和空中航行时的升阻力要求,这对海空跨域航行器的设计有着重要的参考意义。

FT300水陆两用型三座轻型飞机双浮筒配置的探讨

简要介绍了FT300水陆两用三座轻型飞机型号设计过程中水动方面的研究与分析，重点对三座轻型飞机浮筒线性选择、双浮筒相对鸭式飞机安装位置的配置以及轻型水上飞机的主要水动特性的理论分析作了研究，建立了鸭式布局飞机重心相对浮筒断阶位置的新值。