基于康达效应的玉米小区收获机除杂装置设计与试验

为了提高玉米小区收获机二级除杂作业效率和质量,解决传统清选除杂装置体积大、流场稳定性差、流场稳定所需时间长等问题,本文基于气流康达效应设计了一种翼型曲面除杂装置,并结合流场理论分析及计算流体动力学与模拟离散元法(CFD-DEM)耦合仿真试验确定其结构参数。通过对流场中的颗粒进行受力分析得知,曳力加速度主要受颗粒密度与直径的影响。设置单因素试验研究该装置对不同密度、不同直径的颗粒混合物分离效果,拟合并得出颗粒各密度、直径与其轨迹线偏转角的关系方程。通过台架试验验证该装置对玉米脱出混合物中轻质杂质分离功能的可行性,试验结果表明籽粒含杂率低至1.014%,作业性能指标满足设计要求。

用于叶尖射流扩稳的Coanda喷嘴参数化研究

为提高压气机叶尖射流扩稳研究中喷嘴的附壁性能,采用数值方法研究了Coanda表面形式以及喷嘴宽度对Coanda喷嘴附壁性能的影响。计算结果表明:Coanda喷嘴的附壁性能与喷嘴上型线出口段的曲率密切相关,上型线出口段曲率大于1/6 mm-1时,喷嘴的附壁性能随着上型线出口段曲率的减小而提高;上型线出口段曲率减小到1/6 mm-1后,喷嘴的附壁性能不再改变。型线确定后,喷嘴的附壁性能随喷嘴宽度的增大而降低。

综掘工作面通风除尘系统结构优化及参数智能调控

针对传统长压短抽式通风除尘系统易形成涡流和风流死角的问题,结合康达效应对长压短抽式通风除尘系统进行结构优化,将抽风管与压风管进行嵌套处理,使负压风筒中的风流在抽风筒管口产生康达效应,确保气流紧贴巷道壁面,减少了空气中粉尘的扩散,并显著降低了能耗。通过流场和离散相模型(DPM)仿真得到最佳压抽比为2∶3,在最佳压抽比下的仿真结果显示,与传统长压短抽式通风除尘系统相比,优化系统除尘后司机处及下风侧的粉尘浓度分别降低了5.56%和55.41%。确定通风除尘系统整体结构及压抽比后,通过参数调控可进一步提高除尘效率。选择风筒与产尘面的距离、风筒中轴线与地面的距离及抽压风筒之间的距离作为通风除尘系统的优化调控参数,通过卷积神经网络(CNN)对优化通风除尘系统的除尘参数进行智能调控,匹配出不同初始粉尘浓度下的最优参数,实现智能除尘。通过等比例缩小的通风除尘实验平台对45组参数调控方案进行实验,结果表明:对比BP神经网络,采用CNN模型进行粉尘浓度预测的准确性和稳定性更优;司机处和下风侧初始粉尘浓度为300~900 mg/m^(3)时,采用优化通风除尘系统后,平均粉尘浓度分别下降了51.49%~83.88%,验证了参数调控的有效性。

基于Coanda效应的无源流体推力矢量喷管研究

推力矢量技术对于飞行器机动性能的提高具有重要意义,目前已经历了从机械式到有源流体式再到无源流体式的发展历程。无源流体推力矢量喷管具有型面固定、能耗小、主射流偏转响应快等优势。该文提出一种基于Coanda效应的无源流体推力矢量喷管,通过三维建模软件Solidworks和ANSYS FLUENT对其工作原理进行仿真,验证该类型矢量喷管对气流控制的有效性。仿真结果表明:无缘流体推力矢量喷管结构简单,可通过外界大气压力实现主射流矢量偏射控制。

缝道几何构型对翼型气动特性的影响

为深入研究翼型开缝抑制翼型吸力面流动分离的被动流动控制技术,在探讨开缝依据的基础上,针对NACA 4421翼型设计了7种缝道构型,并给出了缝道构型之间的几何联系,对比分析了曲线、折线及直线3种形式的缝道对翼型失速的控制效果,发现曲线缝道能够显著提高翼型的最大升力系数和失速迎角;分析了曲线缝道构型升力系数“双峰”现象的机理,提出了一种新型导流片缝道构型,该构型利用“科恩达效应”能够全面改善基准翼型的失速特性,失速迎角推迟可达14°,最大升力系数提高122%,达到2.785,可为增升装置设计提供新的思路和参考。

提高附壁效应真空发生器最大真空度的研究

为提高附壁效应真空发生器的最大真空度,设计一种偏转射流入射角度的新型斜射式附壁效应真空发生器。通过仿真与试验研究射流偏转角θ及射流缝隙宽度h对真空度的影响规律。结果表明:随着射流偏转角θ和射流缝隙宽度h由小变大,真空发生器真空度均呈先增大后减小的变化趋势;当射流偏转角θ=30°、射流缝隙宽度h=0.16 mm时,真空度最大;在供气压力为0.5 MPa时,斜射式附壁效应真空发生器的最大真空度为63.8 kPa,相较于目前的附壁效应真空发生器最大真空度52 kPa提高了约23%。

基于康达效应的水下机器人矢量推进器设计与性能评价

因水下环境复杂,搭载于机器人外部的螺旋桨式或喷水电机式矢量推进器常会面临被水下杂物缠绕失去动力的潜在风险。本文提出一款基于康达效应的矢量推进器,其利用最少驱动单元即可实现动力在四个方向上的矢量输出,从而保障搭载该推进器的机器人在水下可实现包括直行、转弯、上升、下潜在内的多自由度运动;通过ANSYS流体仿真,验证利用康达效应设计矢量推进器的有效性;同时结合水下运动机动性需求,搭建一款基于该推进器的水下机器人样机,并展示样机运动姿态与推进器工作方式的关系;最终通过设计测力/转矩实验装置,评估矢量推进器在各方向的动力输出特性。实验结果可用于辅助机器人后续实现精准而高效的水下运动控制任务。

基于康达效应的壁挂式空调器PMV指标试验研究

壁挂式空调器制热采暖舒适度日益成为用户关注的重点。基于康达效应的原理,对空调器导风板结构进行全新设计,通过试验的方式对室内房间的热舒适性进行验证,并用PMV指标进行对比分析。研究发现:仅改善导风板结构即可提升制热的热舒适性,使得房间底层PMV指标得到0.05以上的改善,在低风档位下改善更大,达到0.13的升幅。

振荡射流气动矢量喷管参数影响特性的试验研究

基于康达效应的同向流矢量技术控制效率高、推力损失低,具备提高飞行器隐身性能的巨大潜力。为了探究马赫数Ma 0.35主流下二次流类型、二次流阵列个数、康达壁面半径R和终止角θ等参数对同向流矢量控制的影响,利用天平研究了9种不同的喷管模型的力学特性,获得矢量偏转力随次主质量流量比变化的控制规律。结果表明,主喷管高和康达壁面半径的比值H/R是对矢量偏转效率和控制稳定性最重要的因素,H/R越低,控制效率越高,控制曲线线性度越高;使用三个振荡射流阵列作为二次流的条件下,H/R从0.5减小到0.43,控制效率提高近49%,与使用定常射流相比,使用振荡射流作为二次流,显著提高了控制效率,增强了控制稳定性;对比分析显示,使用两个或三个振荡二次流阵列、H/R为0.43且θ为90°时,矢量控制效果最好。进一步地研究表明,H/R和θ对矢量控制效率的影响最大,而θ对控制曲线线性度几乎没有影响,本文研究还发现二次流阵列个数低于两个或H/R高于0.6时,控制特性急剧恶化。本文研究可为同向流矢量喷管的工程设计提供理论支撑。

双油路离心喷嘴喷雾锥角特性试验

为研究双油路离心喷嘴特性参数对喷雾锥角的影响,对不同特性参数喷嘴的喷雾锥角进行理论分析和试验研究。结果表明:主、副油路单独供油,喷嘴中心形成了负压空气兰金涡,在较小雷诺数下产生“油泡”形状雾锥;随着雷诺数的增加,由于空气兰金涡、康达效应和边界层的综合影响,雷诺数对单独供油的主油路和副油路喷雾锥角特性影响不同。主、副油路同时供油,雷诺数相同,主、副油路旋向一致的喷雾锥角大于旋向相反的喷雾锥角;采用动量守恒的方法对喷雾锥角进行预测,通过试验数据确定修正系数,在某些情况下可供具体工程设计参考。

船舶艏侧推器推力减缩试验与数值计算研究

论文以艏侧推桨为研究对象,用研制的专用动力仪在循环水槽中对艏侧推器螺旋桨进行了敞水试验和带船模艏侧推器的水动力性能试验。采用有限体积法,通过求解非定常RANS方程对艏侧推器螺旋桨敞水以及艏侧推器槽道流场进行了数值模拟,得到了螺旋桨的敞水性征曲线和船舶不同迎流角下艏侧推器的推力系数。将艏侧推器螺旋桨敞水性征曲线以及艏侧推器推力系数结果与试验结果对比,对比结果表明数值模拟能够较好地计算艏侧推器的水动力性能。由于康达效应和桨之间干扰的存在,艏侧推器存在推力减缩,某些流向角下艏侧推器的推力减缩幅度超过20%;此外,数值模拟也给出了康达效应的流场细节。论文结论可作为艏侧推器设计的重要参考基础,对指导工程实践具有重要参考价值。

射流流量计的仿真与试验研究

以流场仿真为基础,设计射流流量计内部流道结构,研究射流流量计内部流场的速度分布和压力分布,并研究射流附壁诱发流体交替振荡的机理,提出主射流的偏转过程实际上是两个共同作用于主射流的涡流强弱交替的过程。在此基础上,以仿真模型优化射流流量计,通过试验验证射流振荡的效果以及管道流速与流体振动频率之间的特性关系。并设计出计量范围0．55～6．50 m／s(气体介质)、精度等级高于2级的射流传感器,为射流流量计的结构改进和优化设计提供了有效的途径。

高速滚珠丝杠副气液二元冷却系统设计与仿真

针对高速滚珠丝杠进给系统由于摩擦发热而导致丝杠产生热变形误差的问题,提出一种高速滚珠丝杠副整体循环冷却和重点发热区域局部冷却的气液二元冷却方法,用于抑制机床因高速运转产生热变形而导致传动刚度和加工精度的变化。通过对不同冷却方式下滚珠丝杠副温度场的变化,以及不同冷却速度情况下滚珠丝杠热变形的仿真分析,验证了气液二元冷却系统的可行性。

基于等离子体环量控制的翼型气动特性

为了研究等离子体环量控制对翼型的影响特性,采用基于唯象学的等离子体气动激励数学模型和二维雷诺平均N-S方程,选取NCCR 1510-7067N环量控制翼型,数值模拟后缘半径对升力和效费比的影响规律,并进行优化。设计最佳后缘半径模型进行低速风洞实验,获得迎角-4°~12°,速度6,10,15m/s下的压力分布和升力特性。研究表明:后缘半径过大或过小都不利于Coanda效应的产生,确定最佳后缘半径与弦长的比值为0.048,效费比97.69。低雷诺数下,随着迎角的增加,出现了层流长泡分离和短泡分离,等离子体射流不仅改善了尾部流场,还通过环量增加抑制层流分离,提高了升力。

核心机驱动风扇级可变弯度导叶设计方法

为设计出适用于核心机驱动风扇级的可变弯度导叶,在基础叶型设计的基础上,采用数值计算方法详细分析了缝隙形式以及设计点的选取对可变弯度导叶性能的影响。计算结果表明:不同的气流转折角对应着不同的最佳基础叶型;在缝隙设计中采用Coanda型线可以有效提高泄漏流的附壁性能,抑制缝隙后附面层的发展,提高可变弯度导叶性能;可变弯度导叶出口气流角变化范围较大,设计点的选取对可变弯度导叶的性能有显著的影响。

附壁效应在稀土抛光粉工艺精密气流分级的应用和推广

本文阐述了首次采用附壁效应原理成功地对稀土抛光粉进行了多产品分级 ,它克服了传统离心式分级的诸多缺陷 ,使微粉分级的精度和效率提高到了新的水平 ,值得我国同行密切关注和推广应用。

远射程风送式喷雾机气流场分布及喷雾特性试验

由于远射程风送式喷雾机的空间风场及喷雾特性尚未明确,该文利用风速测量定位网架,进行了远射程风送式喷雾机空间风场特性试验和喷幅试验。试验结果发现,远射程风送式喷雾机轴心上的纵向时均风速随采样点距喷嘴距离的增加而衰减,两者呈负对数关系,这一特征符合淹没射流的流速变化规律;远射程风送式喷雾机轴心方向同一采样点上的风速与风机供电频率之间呈线性正相关,决定系数最低为0.609 1;远射程风送式喷雾机的水平喷幅关于喷筒轴心方向左右对称;而垂直喷幅在喷筒轴心方向的上下方呈现为不对称;远射程风送式喷雾远射程风送式喷雾机的送风量及出风口气流的时均风速均与风机供电电源的频率成正比;采用纸卡法测量了喷雾机的水平作业幅宽,该试验样机的水平作业幅宽为22 m。卷吸引起的伯努利效应和附壁效应是形成垂直喷幅不对称的重要原因,采用喷筒仰角喷雾可消除此效应。研究结果为远射程风送式喷雾机的生产和使用提供理论基础与参考。

利用空化射流清洗湖泊

提出了利用空化射流配合COANDA效应杀灭藻类及浮游生物、治理湖泊与江河水体的富营养化的新型技术和装置。简要介绍了空化射流的原理、处理的工艺流程以及处理效果,对于当前我国治理江河湖泊水体的富营养化有着十分重要的应用价值。

基于康达效应的超微粉气流分级数值模拟研究

基于不可压缩粘性流体的N-S方程和κ-ε两方程模型,结合固体微粒运动方程,采用有限容积法对射流分级机中微粒的运动进行了数值模拟,得到射流分级机内的压力场、速度场和颗粒运动轨迹,计算得到的粒径分布规律与分级实验结果相吻合。

河流中单向性同流扩散器近区的稀释

用三维湍浮力流模式结合混合有限分析法对河流中单向性同流扩散器的近区稀释特性进行精确的数值分析，所得结果与Ｐａｒｒ的试验资料吻合良好，进而给出了稀释度在近区的经验公式，并且分析了浮力射流的分叉现象和吸附现象以及出现这两种现象的原因，发现水面对稀释有延迟作用，对分叉有促进作用。