超音速流动空腔形状研究

采用CFD方法,研究超音速流动条件下三维非矩形空腔7种构型的流动特性。结果表明:单纯空腔的回流速度和壁面附近动压都较大,在空腔前缘布置尖楔和凹槽都对流动产生了明显的控制作用,合适的尖楔和凹槽参数匹配可减小空腔回流速度、空腔壁面附近动压。相对于前缘尖楔,前缘凹槽对空腔流动的控制效果更好。

径向错齿式迷宫密封空腔形状的试验研究

对直角形节流齿的径向错齿式迷宫密封空腔形状进行了试验研究,得出空腔深度与宽度之间最佳比例关系值(T/S)_(opt)约为1.1～1.3,此结果与轴向直通式迷宫密封已有成果有明显的不同;并对节流间隙、压力状态、空腔宽度及流动方向等对(T/S)_(opt)值的影响进行了探讨。

基于Sobol’法的可变形状空腔全局灵敏度分析

高速气流经过空腔结构产生的高强度空腔噪声极易诱发空腔内结构共振而导致腔内元器件声疲劳破坏。提出了一种可变形状空腔控制方法,该控制方法通过机械装置调节空腔前、后壁面的倾斜角度达到降低空腔噪声的目的;在Ma=0.85条件下,利用大涡模拟(LES)预测空腔内的流体流动,以可变形状空腔的前、后壁面的倾斜角度作为设计变量,以空腔底板表面噪声载荷的主模态幅值作为响应,利用基于MSE准则的Kriging方法建立二自由度可变形状空腔的代理模型,利用Sobol’法分析模型的全局灵敏度。发现,可变形状空腔的前、后壁面倾斜可以明显抑制空腔底板表面噪声载荷的主模态幅值,其中后壁面倾斜的全局灵敏度为前壁面倾斜的1.712倍,并且前、后壁面倾斜对空腔底板表面噪声载荷的主模态幅值的交互影响小。

基于DMD方法的可变形状空腔流动模态分析

空腔自激振荡现象广泛存在于航空航天领域,剧烈的压力振荡会造成空腔内部零部件的结构疲劳和破坏,因此研究空腔噪声的控制方法具有重大意义。提出一种可变形状空腔,在空腔内部安装一种曲柄滑块机构从而调整底面和后壁面的倾斜角度。通过直接数值模拟法对马赫数为0.5、低雷诺数下的可变形状空腔流动进行数值仿真。结果表明随着后壁面倾斜角度的增大,监测点处的模态声压级、总声压级均逐渐减小,表明空腔内部流场流动更加平稳,压力振荡明显减弱。此外,通过动态模态分解(DMD)方法对不同后壁面倾斜角度的可变形状空腔进行动态模态分析。研究发现所有的DMD模态均为收敛模态,且随着后壁面倾斜角度的增大,流动越趋于稳定极限环状态;主模态频率所对应的DMD模态结构不同,主要表现为正、负向大尺度结构的位置不同且随着倾斜角度的增大,结构尺度逐渐减小。

任意形状导体空腔内的电位及场强分析

由静态场的泊松方程求出任意形状导体空腔内的电位和场强分布,说明即使导体空腔表面的电荷分布不均匀,但空腔内部的电位仍然处处相等,整个导体是等位体,场强分布为零,与导体空腔形状无关.这一结论在分析静电屏蔽及TEM波在空芯金属波导管中的传播有一定的意义.

椭圆柱空腔吸声覆盖层的声学特性

采用波导有限元方法(WFEM)分析了共振腔型吸声覆盖层内轴向波的传播和损耗特性,以椭圆柱空腔吸声层为例,在保持穿孔系数不变的前提下,分别从轴向波传播和波型转换的角度分析了空腔形状改变吸声覆盖层声学特性的机理。在此基础上,结合波导有限元方法和传递矩阵(TM)建立了变截面空腔吸声覆盖层的分析模型,以圆台空腔吸声层为例,与二维解析方法对比验证了WFEM-TM方法的正确性,并讨论了椭圆台空腔吸声层的声学特性。

NOPD单自由度体系阻尼特性的实验研究

针对非阻塞性微颗粒阻尼(NOPD)单自由度体系,通过实验研究颗粒填充率、颗粒材料类型、振动方向以及空腔形状等因素对结构阻尼特性的影响,并根据实验数据对阻尼特性进行了拟合分析。实验结果表明:颗粒填充率是结构阻尼的显著影响因素,颗粒沿空腔横向产生振动时的阻尼大于沿纵向振动时的阻尼,采用长方形空腔形状更有利于结构取得好的颗粒阻尼效应。当填充率相等时,采用铁粉颗粒比采用砂粒对结构阻尼的增大效果更好。实验结果可为以后进一步的理论分析提供依据。

影响迷宫密封因素的分析

运用Fluent模拟仿真技术及经验对比,对影响迷宫密封性能的主要参数:空腔形状、数量、间隔和密封间隙进行分析研究,找出对迷宫密封的影响规律及其优化。得出:在不同形状的空腔结构对比下,一定深宽比下的矩形齿具有与半圆齿形一样好的密封性;任一空腔尺寸下都存在一个最优的空腔数量,在保证泄漏量下空腔利用率最高,而且随着空腔尺寸的增加,最佳空腔数量有减少趋势;随着密封间隙的增大,泄漏量逐渐增大;空腔间隔在一定压强与密封间隙下存在最优值。得出在进出口压比为3,间隙为0.2 mm,齿厚为0.2 mm时迷宫密封效果最好。