Magnus圆柱叶轮的水动力学特性及效率研究

我国海流能资源储量丰富,其中低流速海况的能量有极大的开发价值。Magnus圆柱叶轮可以产生较大的转动力矩且充分利用来流能量,以在低流速海流条件下发电,该文对Magnus圆柱叶轮的水动力学特性及效率进行研究。首先,利用PRO/E软件为平台对Magnus圆柱叶轮进行建模,使用Ansys中的MRF方法对模型中的旋转域进行计算;其次,对其受力情况和获能情况进行分析,得到Magnus叶轮的水动力学特性及效率。研究表明:相较于传统叶片,Magnus圆柱叶轮有更好的启动性能,圆柱自转会减小叶顶能量损失。该文为Magnus圆柱叶轮海流涡轮机的工程应用提供了一定的参考价值。

基于Magnus效应的旋转圆柱实验教学平台设计

为了研究基于Magnus效应的旋转圆柱升阻力特性,设计了一套基于Magnus效应的旋转圆柱实验教学平台。该实验平台对不同形式的圆柱模型进行受力研究,能分析圆柱长径比、来流速度、转速比、不同表面形状等因素对旋转圆柱产生升阻力的影响,该平台系统搭载于循环水池试验系统上,可以开展不同表面形状的旋转圆柱实验。学生在实验教学开展过程中不仅可以学习观察实际的科学问题,而且可以学习先进的实验技术。

基于Magnus效应的摆动旋转圆柱实验教学平台

为了研究基于Magnus效应的摆动旋转圆柱升阻力特性,让学生直观地理解学习基于Magnus效应的摆动旋转圆柱产生升力的过程,设计了一种基于Magnus效应的摆动旋转圆柱实验教学平台。该实验平台设计目的在于巩固学生基础理论知识,同时激发学生的学习兴趣,培养学生动手能力,提高创新能力,为未来科研探索奠定良好的基础。该实验平台对不同形式的圆柱模型进行受力研究,分析了圆柱摆动速度、摆动角度、转速比、不同表面形状等因素对摆动旋转圆柱产生升阻力的影响,该平台系统搭载循环水池试验系统,可以开展不同表面形状的摆动旋转圆柱实验。学生在实验教学开展过程中不仅可以学习观察实际的科学问题,而且可以学习先进的实验技术。

Magnus前缘旋转圆柱型翼的数值模拟

为探究前缘旋转圆柱对风力机叶片气动性能影响的机理,利用Magnus效应理论,结合传统翼型尾翼,提出新型前缘旋转圆柱组合叶片结构。采用Standard k-ε模型对多种工况进行数值模拟,分析圆柱转速比、前缘与尾缘间间隙、圆柱尺寸三个主要参数对组合翼型的气动性能影响。结果表明:在翼型前缘施加具有Magnus效应的圆柱有助于抑制翼型周边的流体流动分离;并有效地提高翼型的气动性能。提高转速比,导致升力系数大幅上升,阻力系数降低,增升减阻作用显著。减小前缘圆柱与尾部翼型间的间隙为NACA0015前缘旋转圆柱型翼带来更大的气动收益;合理的圆柱尺寸可以优化翼型的气动特性。

基于Magnus效应的旋转圆柱PIV实验平台设计

为了形象具体地展现出基于Magnus效应旋转圆柱尾部流场变化情况,让学生直观地去理解学习Magnus效应及旋转圆柱尾部流场涡从产生到消失的演化过程,设计了一种基于Magnus效应的旋转圆柱PIV实验教学平台。该平台采用了先进的粒子测速图像技术(PIV),搭载于循环水池试验系统上,能够研究来流速度、圆柱旋转速度、圆柱类型等对圆柱不同截面尾部流场变化的影响,并且通过尾部流场变化来分析旋转圆柱的水动力性能。通过形象具体的流场图像激发学生的学习兴趣,培养动手能力,提高创新能力,为未来科研探索奠定良好的基础。

Magnus效应旋转圆柱水动力性能分析

为研究Magnus效应旋转圆柱水动力性能,采用大涡模拟(LES)模型对Magnus效应旋转圆柱进行数值模拟,分析旋转圆柱的长径比、转速比、雷诺数对其升力及三维流场的影响,模拟旋转圆柱升阻力变化趋势和尾部流场涡的脱落过程。结果表明:当转速比大于1.5时,旋转圆柱的升阻比随长径比一直增加;升阻比随转速比的变化规律是以1.7为界先升后降;旋转圆柱脱落的旋涡轨迹与来流形成一定的夹角,且角度会随转速比逐渐增大;当转速比大于1.75时,卡门涡街消失,旋转圆柱尾涡长度逐渐缩短,最终只有圆柱上表面发生涡旋脱落,下表面的涡不再脱落,附着在圆柱表面;雷诺数会改变旋转圆柱尾部流场,使升阻比先增加,达到峰值后以相反趋势下降。

基于Magnus效应风力机叶片的数值模拟

探索Magnus效应风力机的气动性能,从二维翼型-旋转圆柱绕流到建立三维叶轮模型,通过数值模拟方法来进一步了解其气动性能,为之后Magnus效应风力机设计提供参考。

用圆柱铣刀与不可展直纹面的二阶切触及蒸汽机车排汽叶轮加工

把微分几何中曲线与曲面之间的“切触”概念应用于不可展直纹面的数控加工 ,提出用圆柱铣刀的外圆在五坐标联动中加工的最不可展直纹面最佳切触条件。

离心泵可控包角圆柱形叶片型线方程

为进一步改善低比转速叶轮性能,针对低比转速叶轮广泛使用的圆柱形叶片的叶片包角都是由叶片型线的进、出口边条件确定的常数,以极坐标系下的插值方法为基础,导出了一种新的圆柱形叶片投影曲线的插值方程,这一平面曲线的主要特点是其包角可作为设计常量由设计人员根据需要事先给定.给出了基于艾尔米特插值方法的曲线方程的推导过程和结果,即在根据给定叶片包角后,在边界条件支持下,通过计算获得了艾尔米特插值函数的相关四项表达式.同时分析了曲线的部分几何特征,通过微分证明了这一曲线在进、出口半径处,叶片安放角等于给定值,且曲线包角等于给定值.这一新颖的圆柱形叶片将有利于改善圆柱形叶片的水力性能和水力效率.

圆柱形叶片潜油离心泵流场的三维数值分析

采用CFD方法研究了潜油离心泵的内部流场,讨论分析了3种不同工况下叶轮和导轮的数值计算结果。数值模拟捕捉到了离心泵内部许多不良流动现象,探讨了影响离心泵效率的原因。泵在设计工况有着良好的流动性能,在非设计工况出现了不良流动现象,影响了泵的效率。计算结果还显示:潜油泵叶轮有较好的水力性能,而潜油泵导轮的水力性能是不完善的,效率较低。

对圆柱和二维扩压叶栅在平面叶栅风洞中旋涡脱落的试验研究

随着叶轮机设计技术的发展,对流动非定常的了解显得越来越急迫。而在叶轮机的流动中,尾流是导致流动非定常的一个重要因素,因此对尾流流动特性的研究就显得很有必要。 本文在不同的平面叶栅风洞中对圆柱及二维扩压叶栅进行了吹风实验,利用传声器、热线热膜以及动态压力传感器等动态测试仪器,对圆柱和二维扩压叶栅后旋涡脱落情况进行了试验研究。实验结果显示,在平面叶栅风洞内的圆柱体尾流中有类似在外流中的卡门涡街脱落现象,但所对应的斯特劳哈数比外流稍小。更重要的是,还首次得到了二维扩压叶栅后明显的旋涡脱落特征频率,证实了在二维扩压叶栅非定常流动中也伴随着有规律的旋涡脱落。这些结果将为利用外流的成果和更全面地考虑叶轮机的气动设计提供很重要的参考作用。

渐开线圆柱形叶片的计算与研究

为克服低比转数离心泵叶轮常用圆柱形叶片的表面脱流 ,提高叶轮水力效率 ,设计了一种渐开线圆柱形叶片 ,并以数学分析方法证明了渐开线两项重要几何特性 。

圆柱型水槽内动/静叶相干非定常流动的实验研究

在不同的转速和动 /静叶相对位置下 ,利用粒子图像速度场仪 (PIV)对具有动 /静叶的圆柱型水槽内瞬态流动非定常相干情况进行了实验研究 .为了消除随机因素的干扰 ,实验采用锁相编码器技术和集平均技术来处理实验数据 .结果表明 ,圆柱型水槽内部具有较强的动 /静叶相干现象 ,静叶区经常出现旋涡结构 .通过集平均处理得到的某一转速及动 /静叶相对位置情况下的速度矢量分布 ,可显示旋涡的位置随动叶和静叶的相对位置而变化 .实验还发现 ,随着转速的升高 ,动

低比转速泵圆柱形叶片型线的研究

根据叶片进出口边界条件,提出用三次多项式构造叶片型线的极坐标表达式,并导出了保证叶片安放角单调变化的叶片包角取值范围。该叶片型线的主要特点是其包角可作为设计常量由设计人员根据需要事先在一定范围内给定,并且随着叶片半径的增大,叶片曲率半径单调增长,叶片安放角单调均匀变化,从而减少了叶片表面的脱流损失,提高了离心泵的水力效率。

变角螺线圆柱形叶片的绘型方法

一、前言叶轮是泵的核心部分,泵的能量特性和汽蚀特性均与叶轮的水力设计有重要关系。叶轮的水力设计可分为三步:(1)叶轮主要参数的选择和计算;(2)叶轮轴面投影图的绘制;(3)叶片的绘型。确定叶轮主要参数即决定叶轮的主要尺寸,这是叶轮水力设计的首要内容。

离心泵两圆弧圆柱叶片绘制的新方法

介绍了两圆弧绘制圆柱叶片型线的迭代方法。该方法过程简单,方便易行,并克服了传统圆柱叶片型线绘制方法的不足,例如叶片包角不能由设计人员根据需要预先设定等。为圆柱叶片的设计提供了一种新方法。

圆柱插补指令G07.1在四轴加工中的应用探讨

在生产实践中经常会遇到在圆柱面上铣削螺旋槽、凸轮槽、叶轮槽或者雕刻文字等加工内容。其可展开为二维图形,在四轴加工编程可以使用圆柱插补指令(G07.1)与变量的方法手工编程。本文以叶轮槽为例探讨Fanuc OI系统中圆柱插补指令G07.1和用户宏编程在四轴加工中的编程方法,仅供参考。

离心泵双圆弧圆柱形叶片的几何方程

介绍了一种离心泵双圆弧圆柱形叶片的几何作图方法。推导了这两段圆弧的直角坐标方程和极坐标方程,该方程以离心泵叶片基本参数(内、外半径、叶片包角及进、出口安放角)为变量。通过计算实例验证了该方法的准确性及相关公式的正确性。探讨了两段圆弧半径、圆弧上各点安放角随作图参数α变化的规律。分析表明:在该参数取60°时,本几何作图法所得到的叶片叶轮有较高的水力效率。该方法不需要根据经验多次调节圆弧的半径,也不需要进行数值迭代计算。

求解叶轮机械三维粘性可压流的初步研究

给出了用“参数多项式方法”求解叶轮机械三维粘性可压缩流的基本思路、方程和方法,采用圆柱坐标系下的三次参数多项式。

圆柱形叶片动量损失厚度求解

给出了低比转速离心泵叶轮叶片表面雷诺方程,并对相关量进行了分析。借助于型参数,通过变换动量积分方程,得出动量损失厚度近似解的表达式。运用尾流律的速度分布导出相应的各种边界层厚度的表达式,作为求解动量损失厚度的辅助关系式。提出了结合湍流边界层厚度系数kδ和动量损失厚度δ2由无离心流动计算逐渐逼近离心流动的计算方法。它是进一步分析低比转速离心泵的基础。