关于PDC钻头设计的分析研究

钻探工程中使用钻头的类型很多。近年来,金刚石复合片(PDC)钻头得到了广泛的利用,取得了很好的技术经济效果。但是,对于PDC钻头设计的研究工作不够充分,需要进一步加强,以便取得更好的技术经济效果和更好地推广使用。俄罗斯钻探工作者在这方面做了很多研发工作,获得多项发明专利,取得了较好的成果。以其中3个专利为切入点进行分析研究,包括切削型双节翼片式钻头、稳定型钻头、PDC螺旋状排列钻头。这些成果有较好的使用价值和推广前景,建议我国对此进行研究和试验。

倾转机翼/旋翼机过渡姿态规划分析

针对带有倾转机翼段的新构型倾转旋翼机复杂的倾转过渡变构型过程,提出一种基于动量叶素理论的高速段倾转走廊边界计算方法。通过低速时机翼失速限制和高速时旋翼可用功率限制建立倾转过渡走廊计算模型,对比了传统构型倾转旋翼机和倾转机翼/旋翼机的倾转过渡走廊差别。对2种构型倾转旋翼机倾转过渡状态下前飞速度、机身迎角、旋翼桨距角姿态进行了对比分析。结果表明:带有倾转机翼段的倾转机翼/旋翼机具有更狭窄的倾转走廊,在短舱角0°状态,倾转机翼段占1/3展长的旋翼机相较于传统构型倾转旋翼机,倾转速度边界从39~57 m/s缩减到41.7~51.2 m/s,倾转操纵难度加大;在大于45°短舱角的倾转前期,同样的前飞速度和短舱倾转角状态下,倾转机翼/旋翼机机身迎角降低约2°,旋翼桨距角增大1°~4°,随着倾转过渡的完成,2种构型倾转旋翼机姿态差异逐渐变小。

采用仿海鸥翼型叶片提升轴流风机气动性能的研究

为提升轴流风机的气动性能,受到具有良好滑行飞行性能的海鸥翅膀独特的翼型结构的启发,本文研究通过提取海鸥翅膀特定截面位置处的翼型结构应用于轴流风机的叶片设计中,考察了叶片仿生设计对空调器用轴流风机气动性能的影响。首先采用数值计算方法求解定常流动雷诺时均Navier-Stokes方程,对仿海鸥翼型叶片的轴流风机的气动性能及其内部流场进行分析,然后采用大涡模拟方法和FW-H声类比方法对轴流风机的气动噪声进行数值预测。结果表明:在相同的设计转速下,仿海鸥翼型叶片的轴流风机的气动效率提高了3.1%;在相同风量条件下,仿海鸥翼型叶片的轴流风机的噪声相比于原型风机降低了约1.0dB(A)。采用仿海鸥翼型叶片,风机叶片表面的静压分布均匀,叶片中段的压力脉动明显减少。同时,在风机进口轮毂处和叶顶区域,流动分离被抑制,叶片尾迹涡脱落引起的气流脉动和气流不均匀性相对减弱,这就有效提升了轴流风机的气动性能。

某型气象探测火箭的气动力3维数值模拟

针对气象探测火箭载荷轻、速度高的特点,对气象探测火箭进行气动力3维数值模拟。以某型小口径大长径比气象探测火箭弹为基础,进行全弹建模与计算,分析其在跨音速情况下的气动力特性,验证了该种大展弦比刀形尾翼在小口径大长径比跨音速气象探测火箭弹上的可行性。结果表明,该分析可为小口径大长径比火箭弹的尾翼设计提供参考。

基于儒科夫斯基变换的液力变矩器泵叶参数化集成

针对LB46型导叶可调式液力变矩器泵轮叶片形状的研究,借鉴风力机翼型型线参数化描述的思想,在儒科夫斯基变换原理的基础上,通过四个不同阶次的数值拟合,找到最优的三阶拟合结果,建立参数化模型。通过计算流体力学方法,计算变矩器内流场,得到参数化模型原始特性曲线与实验测量结果一致,验证了这种集成方法的可行性,为变矩器结构创新提供了新思路。

旋翼BVI噪声的理论模拟与分析

ＢＶＩ噪声是旋翼产生的一种非常强烈的脉冲式噪声，本文应用理论模拟的方法分析了ＢＶＩ噪声的规律。对叶片表面非定常力的计算采用了有限翼展叶片对倾斜正弦式阵风的响应函数，声场计算应用了基于Ｌｉｇｈｔｈｉｌｌ声类比理论的频域方法。应用本文方法计算的ＢＶＩ噪声声压信号与实验结果比较吻合较好。

叶尖小翼对3MW风力机叶片模态分析的影响

作为风力机的重要部件,叶片为一容易发生振动的细长弹性体。叶尖小翼虽可增加风力机的输出功率,但必然对叶片结构强度产生影响。选定叶片的材料参数,应用Ansys软件对带小翼与不带小翼叶片进行模态分析,确定叶片结构的固有频率和振型等振动特性。并对各阶模态结果进行对比分析,得出在重力作用下叶尖小翼对风力机叶片模态特性的影响。结果表明,叶片叶尖加小翼虽然对叶片的模态特性产生一定影响,但不会发生共振,符合强度要求。

WZ-1 直升机旋翼桨叶的设计

从气动、动力学和结构设计三个方面介绍了直升机旋翼桨叶设计的一般要求，分析了桨叶扭转角、平面形状、桨尖形状等参数对直升机性能、旋翼气动特性和动力学特性的影响，并结合ＷＺ－１无人驾驶直升机的使用要求对其旋翼桨叶进行了初步设计，给出了桨叶的构形和“共振图”。本文的设计和分析方法可用于指导其他直升机的旋翼桨叶设计。

轴伸贯流式水轮机CFD计算的性能分析

针对某水电站GD008—WZ—140轴伸贯流式水轮机运行中存在着出力不足,并伴随有振动和噪声等导致不能正常运行的问题,运用CFD数值模拟技术分析并找出了其问题产生的主要原因,依据最终模拟与性能预测的结果对其翼型与叶片作了修形,并对整个转轮作了改造,设计出了LGD08—WZ—140型转轮.对LGD08—WZ—140型转轮配以原过流通道进行了全流道的CFD数值模拟.对其进行的性能预测与试运行结果表明:机组出力和效率达到并可超出原设计指标要求;噪声明显减弱,已由95 dB降低为83 dB,震动亦基本消除.因此,转轮叶片的改造是成功的.

仿鸮翼的三维仿生翼型叶片气动特性研究

基于仿生逆向重构方法对具有静音飞行特性的长耳鸮翅膀进行拟合,得到仿长耳鸮翅膀的三维叶片模型。采用大涡模拟方法对仿鸮翼型叶片流动进行数值模拟,研究了2种雷诺数(Re=16 000,70 000)下不同攻角时的鸮翼仿生叶片的流场结构,揭示了仿鸮翼型叶片的流动控制机理。研究结果表明:基于长耳鸮翅膀的仿生翼型叶片在2种雷诺数下均具有优异的升力特性,其中Re=70 000时的升力系数相对较大,最大升力系数为1.26,但流动失速攻角也相对较大;靠近叶根处叶片前缘部分的上弯结构是仿生叶片具有较高升力系数的重要因素;随着攻角的增大,受沿叶片流动方向逆压梯度的影响,叶片表面气流无法保持附面流动状态,边界层逐渐发生分离,在叶片下游处产生了明显的不规则涡结构,从而导致流动恶化,这也是仿生叶片产生涡流噪声的原因。

仿鸟扑翼机器人气动力建模与分析

采用改进的叶素理论对仿鸟扑翼机器人的空气动力学问题进行了研究,建立了低雷诺数、非定常条件下,仿中小尺度飞鸟扑翼机器人的扑动模型和扭转模型,并考虑非定常尾涡对展向气流的下洗效应,对飞行迎角进行了修正.在此基础上,建立了扑翼机器人的升力模型和推力模型.实验数据与仿真结果基本吻合,较好地揭示了气动力在下扑和上扑阶段的变化趋势.以该模型为基础,进一步分析了扑翼机器人的飞行机理和气动特性,发现升力由扑翼内、外翼段共同产生,而推力主要由外翼段产生,且改变扑翼频率对推力的影响要大于升力.结果表明,文中方法在仿鸟扑翼机器人的气动力分析方面是有效的.

1S-2型深松整地机深松铲的设计

农村现有的拖拉机基本上都是中小功率的,与作业阻力较大的全方位深松机不相匹配。为此,设计了一种与中小功率拖拉机相配套的深松整地机。详细阐述深松机关键部件深松铲的刀头和翼铲受力情况和设计思路,分析计算深松机牵引阻力,旨在为机具的推广应用提供参考。

风力机叶片内侧翼型综合改型对翼型气动性能影响

针对风力机叶片内侧翼型,研究其改型前后的气动性能,揭示在叶片内侧相对厚度、相对弯度、尾缘厚度综合改进翼型的规律。通过Profili和Matlab软件对翼型相对厚度、相对弯度和尾缘厚度参数化处理,用Profili和Fluent软件数值模拟,对比原始翼型和改进翼型升阻力系数、升阻比及翼型表面压强和速度分布。结果表明:综合改进翼型不能单纯将相对厚度、相对弯度、尾缘厚度按各自最佳综合改进,需进一步研究综合改进翼型方法;在叶片内侧保证结构强度的前提下,按相对弯度在最佳的基础上增大1%弦长左右,尾缘厚度在最佳的基础上减小2%弦长左右,改进后的翼型气动性能较好。研究结论可供风力机叶片翼型设计和改型量化参考。

3MW风力机叶片设计建模与模态分析

叶片是风力机的重要部件,总结叶片设计流程,选择合理设计参数,设计出3 MW水平轴风力机叶片。因叶片为一易发生振动的细长弹性体,且叶尖小翼虽可增加风力机的输出功率,但必然对叶片的结构强度产生影响。因此对叶片进行重力预应力模态分析,确定叶片的各阶模态振型、频率、最大变形量及最大应力,得出叶尖小翼对叶片模态分析结果的影响。

风力机叶片设计及翼型气动性能分析

叶片作为风力发电机最关键的部件,其气动特性好坏对于风力发电至关重要。以750 k W风力机叶片为例,采用Wilson设计方法对叶片进行设计。在此基础上,应用流体计算软件CFD对所选翼型进行气动分析,得出翼型表面压力随攻角变化关系。该方法可提高风力机叶片等复杂曲面的建模效率并可对叶片后续的气动性能分析奠定基础。

水轮机水动力效率性能优化方法研究

针对水轮机叶片是水轮机获取潮流能的关键部件,为提高潮流能水轮机能量捕获效率为目标,由于叶片外形装置对水轮机捕能效率性能有影响。建立功率50W的水轮机叶片模型,采用翼刀和翼尖小翼先进技术对水轮机叶片进行优化设计,并运用叶素-动量理论和数值仿真方法研究新型叶片对水轮机水动力效率性能进行仿真。结果计算表明了水轮机叶片基本模型的正确性和可靠性。数值仿真结果表明翼刀装置和翼尖小翼装置均能改善水轮机的能量捕获效率,相比翼刀装置而言,翼尖小翼装置更有利于提高水轮机能量捕获效率。

基于Moldflow的机翼式离心风叶注塑模设计与制造

在对机翼式风叶注塑件模具结构设计过程进行分析和研究的基础上,阐述了风叶类注塑零件模具设计需要注意的事项,以及风叶类模具制造中采用工装等特殊工艺方法来解决水路等加工困难问题和模具零件一致性的问题。介绍了Moldflow软件在风叶注塑模具设计中的作用。结果表明:该模具设计方案合理,零件加工工艺正确,实验产品符合质量要求,可供类似零件模具设计和制造参考。

翼片结构参数对单翼末敏弹气动特性的影响

为了研究单翼末敏弹气动布局对其气动特性的影响规律,基于Fluent软件,详细研究了翼片长度、翼片宽度、翼端重物质量和翼片转角等参数对单翼末敏弹阻力系数、导转力矩系数和俯仰力矩系数的影响规律。结果表明,气动参数随翼片长度和宽度增大呈现线性增大趋势;翼端重物质量对气动参数影响微弱;翼片转角对气动参数影响较大,气动参数呈现抛物线形变化。

风电叶片除冰改造表面走线对气动性能影响研究

为了研究风电叶片后期加热除冰改造过程中从叶片表面走线对叶片气动性能的影响,该文基于NACA4412翼型,使用二维计算仿真的方式模拟了在翼型表面不同位置走线方式对翼型气动性能的影响。先用Profili导出的翼型几何数据和升阻扭力系数等基础数据,再使用ANSYS-FLUENT进行仿真计算,将计算结果与Profili结果进行对比,验证所建翼型计算模型;修改几何数据,建立凸点,使用建立的仿真模型对含凸点的翼型进行计算。结果表明:风电叶片后期加热除冰改造从吸力侧近后缘走线对翼型气动性能影响最小,从前缘走线影响最大。

煤矿井下定向扩孔用PDC钻头的改型与应用

为了解决煤矿井下高位定向钻孔二次扩孔施工过程中出现的PDC扩孔钻头寿命低的问题,分析了常规PDC扩孔钻头结构特点,研究了PDC扩孔钻头的切削机理,并从导向器、刀翼、反向切削齿、钻头等方面对PDC扩孔钻头进行了设计改型。现场试验表明,改型后的PDC扩孔钻头单只寿命达800m以上,能够很好地应用于高位定向钻孔扩孔。