基于解析复势的Joukowski翼型的附加质量

附加质量是影响水下运动物体受力的重要参数之一。为了高效准确地计算无限域理想流体中Joukowski翼型的附加质量,在推导出基于势流理论的流场复势解析解后,采用复变函数计算流体动能,并根据流体动能与附加质量的关系求解物体的附加质量。通过计算单个圆柱在无限域理想流体中运动的附加质量,验证了采用此方法的便捷性和准确性。运用这个动能推导公式着重研究了不同形状的Joukowski翼型以任意攻角运动的附加质量,得到翼型厚度参数R/a、弧度参数β及翼型运动方向α与附加质量的关系。计算结果表明:水平运动即(α=0)时,Joukowski翼型的附加质量随着R/a、β的增大而增大;竖直运动即(α=π/2)时,附加质量随着R/a的增大、β的减小而减小;除α=0、α=π/2外,此方法还能计算机翼以任意其他攻角运动时的附加质量,具有很好的适用性。

可变形儒可夫斯基翼型非定常气动力的研究

对于翼面变形法向运动速度远小于来流速度的儒可夫斯基机翼,将解析解和离散涡方法相结合计算变形机翼的流场及非定常气动力,较详细地分析了变形机翼升力系数的准定常计算方法的误差来源,并给出修正方法。计算结果显示脱落涡尾迹对升力系数和机翼绕流环量的影响很小,变形机翼升力系数准定常计算方法的误差主要来源于流体非定常运动引起的虚拟质量力,该非定常附加升力仅与当前时刻飞行姿态及翼型形状和变形速率有关,与具体的变形历史过程无关,变形机翼的升力近似等于准定常计算结果叠加上相应的虚拟质量力。

基于儒可夫斯基变换的轴流叶片翼型设计

为了改善轴流泵叶片翼型的水力性能,创新这类叶片的设计理论,给出了一种新颖的翼型骨线计算方法.以代表平面图形复变量的儒可夫斯基变换为基础,阐述了轴流翼型和叶片设计计算的原理与方法.通过复变量的定量计算,介绍了由偶极子、点涡和平面均匀流3种势流叠加后的复杂流动所产生的偏心圆的几何特性、流动特性及圆周上驻点的位置,讨论了以儒可夫斯基变换所得到的圆弧的几何性质和绕流动力特征,在此基础上,根据平面有势流动绕流变换曲线环量的不变性和变换前后复平面上无穷远来流速度大小和方向的不变性,给出了确定最终所得翼型骨线的方位及形态的应用性方法和步骤.导出的轴流式叶片翼型骨线计算的基本原理与方式,与升力法、奇点分布法、流线法等传统的叶片翼型设计准则有完全不同的理论基础和实施过程,易于设计人员在设计实践中应用,可为轴流叶片设计人员提供一种翼型设计新方法.

基于儒可夫斯基变换的涡轮钻具叶片设计及性能分析

为提高涡轮钻具叶片使用性能和创新叶片设计理论,提出了基于儒可夫斯基保角变换法与经典水力翼型相结合的涡轮钻具叶片设计新方法,以?127涡轮钻具叶片为研究对象,运用搭建的涡轮钻具叶型参数化设计平台和自主设计的涡轮钻具性能测试台架,完成了5种翼型的造型设计,研究了5种叶片流场性能,开展了设计叶片的性能测试实验,对比分析了设计叶片与塔里木油田某型在役?127涡轮叶片的实际效能。实验及仿真结果表明,基于新方法设计的NACA-0012翼型加厚叶片在600 r/min转速及15 L/s流量的设计工况下,其单级扭矩达5.83 N·m,较相同条件下某在役?127涡轮的单级扭矩提高约6.4%,级效率提高约1.16%,整体性能有了实质提升。

圆弧翼型叶片力学模型的计算及气动特性研究

提出一个二维圆弧翼型的力学模型,以非定常伯努利方程为基础,在不考虑来流所引起环量的情况下,计算得到叶片所受到的法向力、升力和阻力的表达式。在计算过程中,采用儒可夫斯基保角变换法将圆弧翼型上的位移、速度等转换为极坐标形式,简化计算分析过程。在此基础上,通过给定攻角随时间变化的函数,分析得到叶片在连续时间域的非定常受力变化曲线,并探讨不同拱高圆弧翼型受力的变化规律,为研究更为复杂翼型叶片的气动性能奠定基础。

相似参数敏感性分析及其应用

利用复杂流动相似准数敏感性分析的方法,从理论公式及数值分析出发,分别将该方法应用于Wigley船模阻力分析、剪切流中对称Joukowsky翼型的升力和力矩系数分析,以及脉冲管制冷机内部交变流动与换热的分析中.仔细比较了Re,Fr,Sr,Ma等无量纲参数对不同目标函数的敏感性,定量地得到了上述无量纲参数的敏感区间,并将数值结果与实验结果进行了比较,为相关工程应用提供了依据.

翼型最大厚度与最大拱度位置对轴流泵水力性能的影响

为了研究翼型最大厚度与最大拱度位置对轴流泵水力性能的共同影响,以“儒可夫斯基翼型”为基础翼型,对轴流泵叶片的设计参数进行调整,通过数值模拟的方法,分析翼型最大厚度位置及最大拱度位置对轴流泵水力性能的影响。首先对轴流泵进行单因素分析,分别针对翼型最大厚度位置和翼型最大拱度位置,保持水泵其余设计参数不变,对设计的不同叶轮模型进行数值模拟计算,再将2者协同考虑,最后取最优设计结果进行不同工况下轴流泵水力性能分析。设计结果表明,最大翼型厚度位置的理想取值范围为(0.175~0.25)L,翼型最大拱度位置的推荐取值范围为(0.6~0.7)L。同时发现当参数κ取为0~0.07时,水泵综合性能较好。研究可为轴流泵高效设计提供一定的理论基础及设计依据。