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Dynamic Loads and Wake Prediction for Large Wind Turbines Based on Free Wake Method 被引量:1
1
作者 曹九发 王同光 +2 位作者 龙慧 柯世堂 许波峰 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2015年第2期240-249,共10页
With large scale wind turbines,the issue of aerodynamic elastic response is even more significant on dynamic behaviour of the system.Unsteady free vortex wake method is proposed to calculate the shape of wake and aero... With large scale wind turbines,the issue of aerodynamic elastic response is even more significant on dynamic behaviour of the system.Unsteady free vortex wake method is proposed to calculate the shape of wake and aerodynamic load.Considering the effect of aerodynamic load,inertial load and gravity load,the decoupling dynamic equations are established by using finite element method in conjunction of the modal method and equations are solved numerically by Newmark approach.Finally,the numerical simulation of a large scale wind turbine is performed through coupling the free vortex wake modelling with structural modelling.The results show that this coupling model can predict the flexible wind turbine dynamic characteristics effectively and efficiently.Under the influence of the gravitational force,the dynamic response of flapwise direction contributes to the dynamic behavior of edgewise direction under the operational condition of steady wind speed.The difference in dynamic response between the flexible and rigid wind turbines manifests when the aerodynamics/structure coupling effect is of significance in both wind turbine design and performance calculation. 展开更多
关键词 wind turbine free wake method aerodynamic dynamics structural dynamics
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The Coupled CFD/Free-Wake Method for Numerical Prediction of Rotor BVI Noise
2
作者 Wang Fei Xu Guohua Hu Zhiyuan 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2018年第5期800-811,共12页
A coupled Navier-Stokes/free-wake method is developed to predict the rotor aerodynamics and wake.The widely-used Farassat 1 Aformulation is adopted to predict the rotor noise.In the coupled method,the Reynolds-average... A coupled Navier-Stokes/free-wake method is developed to predict the rotor aerodynamics and wake.The widely-used Farassat 1 Aformulation is adopted to predict the rotor noise.In the coupled method,the Reynolds-averaged Navier-Stokes(RANS)solver is established to simulate complex aerodynamic phenomena around blade and the tip-wake is captured by a free-wake model without numerical dissipation in the off-body wake zone.To overcome the time-consuming of the coupling strategy in previous studies,a more efficient coupling strategy is presented,by which only the induced velocity on the outer boundary grid need to be calculated.In order to obtain blade control settings,a delta trimming procedure is developed,which is more efficient than traditional trim method in the calculation of Jacobian matrix.Several flight conditions are simulated to demonstrate the validity of the coupled method.Then the rotor noise of operational load survey(OLS)is studied by the developed method as an application and the computational results are shown to be in good agreements with the available experimental data. 展开更多
关键词 PLED N-S/free-wake method DELTA TRIM method BVI noise
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不同前倾角度倾转旋翼噪声数值计算分析
3
作者 袁明川 孙会迅 +2 位作者 李志彬 牛青峰 樊枫 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期205-213,共9页
基于自由尾迹结合FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings)方程的方法建立了倾转旋翼气动噪声计算模型,并采用倾转旋翼模型噪声试验数据验证了计算分析方法的有效性。选取典型过渡路径,进行考虑配平的倾转双旋翼气动噪声特性计算,获得了旋翼桨... 基于自由尾迹结合FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings)方程的方法建立了倾转旋翼气动噪声计算模型,并采用倾转旋翼模型噪声试验数据验证了计算分析方法的有效性。选取典型过渡路径,进行考虑配平的倾转双旋翼气动噪声特性计算,获得了旋翼桨叶剖面非定常气动载荷以及不同测点气动噪声等计算结果,分析了倾转旋翼在不同前倾角下噪声指向性和噪声声压级的变化。结果表明:由于双旋翼噪声在传播中的叠加和抵消,倾转双旋翼和孤立单旋翼的噪声指向特性存在较大的不同;倾转旋翼噪声随前倾角增加总体上呈现先增加后减小的变化趋势,在前倾角30°附近噪声最强;不同前倾角下噪声声压级和指向性的变化与旋翼桨尖马赫数、气动载荷和桨盘角度等多种因素相关。 展开更多
关键词 倾转旋翼 气动噪声 倾转角度 自由尾迹 FW-H方程
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Panel/full-span free-wake coupled method for unsteady aerodynamics of helicopter rotor blade 被引量:5
4
作者 Tan Jianfeng Wang Haowen 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2013年第3期535-543,共9页
A full-span free-wake method is coupled with an unsteady panel method to accurately predict the unsteady aerodynamics of helicopter rotor blades in hover and forward flight. The unsteady potential-based panel method i... A full-span free-wake method is coupled with an unsteady panel method to accurately predict the unsteady aerodynamics of helicopter rotor blades in hover and forward flight. The unsteady potential-based panel method is used to consider aerodynamics of finite thickness multi-bladed rotors, and the full-span free-wake method is applied to simulating dynamics of rotor wake. These methods are tightly coupled through trailing-edge Kutta condition and by converting doublet-wake panels to full-span vortex filaments. A velocity-field integration technique is also adopted to overcome singularity problem during the interaction between the rotor wake and blades. Helicopter rotors including Caradonna–Tung, UH-60A, and AH-1G rotors, are simulated in hover and forward flight to validate the accuracy of this approach. The predicted aerodynamic loads of rotor blades agree well with available measured data and computational fluid dynamics (CFD) results, and the unsteady dynamics of rotor wake is also well simulated. Compared to CFD, the present method obtains accurate results more efficiently and is suitable to rotorcraft aeroelastic analysis. 展开更多
关键词 free wake method Helicopter rotor Rotor wake Unsteady aerodynamics Unsteady panel method
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平台纵摇对漂浮式风电机组叶片气弹特性的影响研究
5
作者 李晓辉 王晓东 +3 位作者 姚加桂 白雪峰 曹垚鑫 戴丽萍 《风机技术》 2023年第2期50-54,共5页
海上风电向深远海发展,漂浮式风电机组成为发展方向。漂浮式风电机组存在多自由度平台运动,同时伴随海上多变的风况,叶片的气动特性和结构响应非常复杂。本文基于自由涡尾迹法与模态法建立了漂浮式风电机组叶片气弹模型,对NREL 5MW风电... 海上风电向深远海发展,漂浮式风电机组成为发展方向。漂浮式风电机组存在多自由度平台运动,同时伴随海上多变的风况,叶片的气动特性和结构响应非常复杂。本文基于自由涡尾迹法与模态法建立了漂浮式风电机组叶片气弹模型,对NREL 5MW风电机组叶片的气弹特性进行了模拟,与采用BEM和GDW方法的计算结果进行对比。在对比验证的基础上,采用耦合模型研究了平台纵摇运动下NREL 5MW风电机组叶片气弹特性,结果表明,本文建立的耦合模拟方法可以准确地模拟平台运动下的气动性能与结构动态响应;平台运动会显著增加叶片气动性能的波动,平均功率明显增大,平均推力略有降低;平台运动使叶片表面等效应力发生波动,叶尖变形增大,中内叶展较外叶展更容易受到平台运动的影响。 展开更多
关键词 漂浮式 纵摇运动 自由涡尾迹 模态法 气动弹性
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复杂工况下的大型风力机气动弹性响应和尾迹数值分析研究 被引量:11
6
作者 曹九发 柯世堂 王同光 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期46-53,共8页
在复杂工况下,大型风力机受到载荷更加严重,导致风力机气动和结构耦合响应问题更加明显。主要针对稳态偏航、动态偏航、风剪切和随机风速场等复杂工况,采用非定常自由涡尾迹方法计算尾迹形状和气动载荷,加入了复杂工况的模型,进行了动... 在复杂工况下,大型风力机受到载荷更加严重,导致风力机气动和结构耦合响应问题更加明显。主要针对稳态偏航、动态偏航、风剪切和随机风速场等复杂工况,采用非定常自由涡尾迹方法计算尾迹形状和气动载荷,加入了复杂工况的模型,进行了动态失速模型和三维旋转效应模型修正。在考虑气动载荷、惯性载荷和重力载荷影响下,采用有限元法结合模态法建立起风力机解耦动力学方程,并且通过Newmark方法进行数值求解该方程。实现了复杂工况数值模拟计算,比较不同复杂工况的气动弹性响应结果。最后,得出大型风力机在复杂工况下的气动性能、载荷、动态响应和尾迹叶尖涡线特性,并计算出风力机在复杂工况下的迟滞时间。这为推进自由涡尾迹方法应用于大批工况载荷计算,以及提高大型风力机载荷计算精度和设计水平等具有重要意义。 展开更多
关键词 自由涡尾迹 风剪切 动态偏航 随机风速场 动态响应
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小翼对风力机气动性能的影响 被引量:6
7
作者 沈昕 陈进格 +2 位作者 刘鹏寅 竺晓程 杜朝辉 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期183-189,共7页
采用升力面法作为风力机气动性能预测模型对以美国国家新能源实验室NREL Phase VI风力机叶片为原型加装相应小翼的风力机进行气动性能预测与分析。结果表明加装小翼可在提高风力机功率输出的同时有效控制叶片载荷,降低风力机各部件的强... 采用升力面法作为风力机气动性能预测模型对以美国国家新能源实验室NREL Phase VI风力机叶片为原型加装相应小翼的风力机进行气动性能预测与分析。结果表明加装小翼可在提高风力机功率输出的同时有效控制叶片载荷,降低风力机各部件的强度要求从而有效控制风力机各部件成本。 展开更多
关键词 风力机 小翼 气动性能 升力面法 自由尾迹法
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基于自由涡尾迹法和面元法全耦合风力机气动特性计算 被引量:16
8
作者 许波峰 王同光 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期592-597,共6页
风力机气动特性主要由叶片贡献,但是处在流场下游的机身(包括机舱和塔架)对其也会产生影响。基于自由涡尾迹方法与面元法,得到了一个较为完备的风力机叶片与机身气动干扰的迭代计算方法。在该方法中,叶片用位于1/4弦线的一根升力涡线代... 风力机气动特性主要由叶片贡献,但是处在流场下游的机身(包括机舱和塔架)对其也会产生影响。基于自由涡尾迹方法与面元法,得到了一个较为完备的风力机叶片与机身气动干扰的迭代计算方法。在该方法中,叶片用位于1/4弦线的一根升力涡线代替,结合叶片尾缘拖出的涡线建立自由涡尾迹模型,机身绕流模拟采用了一阶面元方法,将自由涡尾迹方法和面元法耦合模拟风力机主要气动特性。最后用该分析方法计算了NREL phaseVI风力机的气动特性,与实验结果进行比较和分析,验证了全耦合模型的有效性。 展开更多
关键词 风力机 叶片 机身 自由尾迹 面元法
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基于自由尾迹/面元法的旋翼下洗干扰计算和直升机配平 被引量:3
9
作者 吕少杰 魏靖彪 曹义华 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1624-1630,共7页
基于自由尾迹/面元法的耦合方法,建立了一种旋翼气动干扰模型和直升机配平计算模型.采用自由尾迹方法和升力面理论计算旋翼尾流带来的气动干扰,使用三维面元模型代替机身,采用涡镜像法模拟机身对尾迹的诱导和堵塞.以UH-60A直升机为算例... 基于自由尾迹/面元法的耦合方法,建立了一种旋翼气动干扰模型和直升机配平计算模型.采用自由尾迹方法和升力面理论计算旋翼尾流带来的气动干扰,使用三维面元模型代替机身,采用涡镜像法模拟机身对尾迹的诱导和堵塞.以UH-60A直升机为算例,基于耦合方法,分别计算了旋翼尾迹形状以及尾迹对机身、平尾和尾桨的下洗速度,并与风洞试验结果对比.最后将自由尾迹/面元耦合法与直升机飞行力学模型嵌套,完成了配平计算,并与试飞结果和涡粒子模型计算结果进行了对比,结果的一致性证明了本方法的有效性. 展开更多
关键词 自由尾迹 面元法 气动干扰 飞行力学 配平
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张力腿漂浮式风力机的运动响应计算 被引量:5
10
作者 王枭 王同光 曹九发 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期583-589,共7页
漂浮式风力机与近海桩基式风力机、陆上风力机差异很大,特别是漂浮平台设计复杂,对仿真工具要求更高。海上风力机除受气动载荷之外,还需进一步考虑海洋环境所施加的各种其他载荷。采用自由涡尾迹方法计算风力机气动性能,分别采用线性波... 漂浮式风力机与近海桩基式风力机、陆上风力机差异很大,特别是漂浮平台设计复杂,对仿真工具要求更高。海上风力机除受气动载荷之外,还需进一步考虑海洋环境所施加的各种其他载荷。采用自由涡尾迹方法计算风力机气动性能,分别采用线性波和PM频谱模拟波浪运动并应用Morison方程计算波浪载荷。构建张力腿漂浮平台结构动力学方程,以气动载荷和波浪载荷为激励,得到平台响应,并反馈至气动计算,从而完成气动、结构和水动的耦合计算。最后以大型风力机NH1500为例,对张力腿式海上风力机进行仿真模拟,对比分析来流风速、浪高和波浪入流角对漂浮平台运动和风力机气动性能的影响,采用PM频谱模拟真实海况并计算漂浮式风力机动态响应,为漂浮式风力机设计提供了依据。 展开更多
关键词 漂浮式风力机 张力腿平台 自由涡尾迹 波浪载荷 运动响应
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水平轴风力机多涡格升力面涡尾迹法的研究 被引量:2
11
作者 王渊博 李春 栾忠骏 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1070-1075,共6页
针对NREL Phase VI实验双叶片水平轴风力机,采用基于多涡格升力面的自由尾迹法模拟其低风速及高风速气动性能。由于高风速失速延迟导致尾缘分离滞后,建立Kirchhoff-Helmholz尾缘分离预估模型与Du-Selig失速延迟模型耦合的三维尾缘分离... 针对NREL Phase VI实验双叶片水平轴风力机,采用基于多涡格升力面的自由尾迹法模拟其低风速及高风速气动性能。由于高风速失速延迟导致尾缘分离滞后,建立Kirchhoff-Helmholz尾缘分离预估模型与Du-Selig失速延迟模型耦合的三维尾缘分离预估模型。计算低风速及高风速不同的偏航角工况,对比分析不同涡格数对模拟结果的影响。研究结果表明:涡格数对低风速工况影响甚小,对高风速影响很大,且采用两涡格的三维尾缘分离预估模型对法向力系数和弦向力系数的模拟最为精确。 展开更多
关键词 水平轴风力机 多涡格升力面 自由涡尾迹 涡格数 偏航 失速延迟 尾缘分离
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复杂工况下的大型风力机气动性能和尾迹研究 被引量:3
12
作者 王枭 曹九发 王同光 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期343-350,共8页
在复杂工况下,大型风力机非定常特性会更严重,导致风力机气动性能变化和尾迹预测更加复杂。本文主要针对稳态偏航、动态偏航、风剪切和随机风速场等复杂工况,基于自由涡尾迹方法,嵌入复杂工况的模块,加入了动态失速模型和三维旋转效应... 在复杂工况下,大型风力机非定常特性会更严重,导致风力机气动性能变化和尾迹预测更加复杂。本文主要针对稳态偏航、动态偏航、风剪切和随机风速场等复杂工况,基于自由涡尾迹方法,嵌入复杂工况的模块,加入了动态失速模型和三维旋转效应模型修正,实现了复杂工况数值模拟计算,比较了不同复杂工况的气动载荷和尾迹形状。最后,得出了风力机在复杂工况下的气动性能、载荷和尾迹叶尖涡线特性,并计算出风力机在复杂工况下的气动载荷超调量和迟滞时间。对推进自由涡尾迹方法应用于风力机工程的大批工况载荷计算,提高大型风力机的载荷计算精度和设计水平等具有重要意义。 展开更多
关键词 风力机 自由涡尾迹 风剪切 动态偏航 随机风速场
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基于自由尾迹方法的风力机气动特性计算 被引量:2
13
作者 周文平 唐胜利 吕红 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期552-557,共6页
建立了适合于水平轴风力机气动特性分析的自由尾迹计算方法。该方法中,桨叶模型采用二阶升力线理论,尾迹使用畸变的自由尾迹模型,以更好地模拟流场特性及桨尖三维效应,采用松弛迭代方法对尾迹涡线进行离散求解。计算了风力机处于轴流工... 建立了适合于水平轴风力机气动特性分析的自由尾迹计算方法。该方法中,桨叶模型采用二阶升力线理论,尾迹使用畸变的自由尾迹模型,以更好地模拟流场特性及桨尖三维效应,采用松弛迭代方法对尾迹涡线进行离散求解。计算了风力机处于轴流工况时桨尖涡位置及诱导速度分布,并与BEM计算结果和文献实验数据进行比较。结果表明,自由尾迹方法计算结果优于BEM理论,并得到详细的尾迹结构和三维流场,具有较好的实用性。 展开更多
关键词 风力机 自由尾迹 松弛迭代 气动特性
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直升机旋翼的瞬态飞行地面效应流场模拟 被引量:1
14
作者 辛冀 马成江 +1 位作者 李攀 陈仁良 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期650-654,共5页
发展了一种用于分析地面效应中瞬态飞行状态旋翼流场的理论模型,采用CB3D时间步进自由尾迹格式求解旋翼的尾迹结构,并采用面元法模拟地面对旋翼流场的影响,针对离散数值计算中出现的部分尾迹涡线落入地面下方的非物理现象,引入了"... 发展了一种用于分析地面效应中瞬态飞行状态旋翼流场的理论模型,采用CB3D时间步进自由尾迹格式求解旋翼的尾迹结构,并采用面元法模拟地面对旋翼流场的影响,针对离散数值计算中出现的部分尾迹涡线落入地面下方的非物理现象,引入了"等体积"修正方法对地面下方尾迹节点的位置进行修正。新模型计算结果显示,计算所得到的地面效应中"环流"和"地面涡"等特殊流动现象的位置和涡强与试验图像符合良好,可以反映瞬态飞行旋翼地面效应中的旋翼气动力变化机理。 展开更多
关键词 旋翼 地面效应 瞬态飞行 时间步进自由尾迹 面元法
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直升机旋翼/机身非定常气动干扰数值分析 被引量:3
15
作者 谭剑锋 王浩文 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2014年第3期320-327,共8页
基于非定常面元/时间步进全展自由尾迹建立了旋翼/机身非定常气动干扰分析方法。方法中耦合了非定常面元法和时间步进自由尾迹,以准确模拟旋翼非定常气动力、旋翼尾迹及桨叶对机身的非定常干扰效应。为模拟前飞状态下具有升力的机身,将... 基于非定常面元/时间步进全展自由尾迹建立了旋翼/机身非定常气动干扰分析方法。方法中耦合了非定常面元法和时间步进自由尾迹,以准确模拟旋翼非定常气动力、旋翼尾迹及桨叶对机身的非定常干扰效应。为模拟前飞状态下具有升力的机身,将机身离散为汇/偶极子面元,并采用涡线镜像法模拟旋翼尾迹靠近机身表面产生的加速效应。通过计算前飞状态的Maryland、ROBIN(Rotor Body INteraction)旋翼/机身干扰下的非定常压力分布,并与可得到的实验值、CFD计算结果对比,验证方法的准确性。随后分析前飞速度、旋翼与机身距离对旋翼/机身非定气动干扰的影响。计算结果表明机身头部和中部非定常压力主要受桨叶的通过性影响,而机身尾梁主要受尾迹/机身干扰影响,机身非定常气动力频率为桨叶片数的倍频。随前飞速度的增加,机身非定常压力幅值增加,尾梁压力幅值先增加后减小;增加旋翼与机身距离将减小机身和尾梁非定常压力幅值。 展开更多
关键词 旋翼机身干扰 非定常面元法 自由尾迹 非定常气动力 直升机
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基于嵌套网格和计入尾迹影响的旋翼流场数值模拟 被引量:6
16
作者 招启军 徐国华 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期675-679,共5页
给出了三维Euler方程数值模拟悬停状态旋翼流场的方法和模型。为充分考虑旋翼尾迹对流场的影响,采用了由动量理论导出的远场边界条件和由尾迹诱导速度代入滑移条件而构造的新翼面边界条件。为减少尾迹数值耗散和便于添加上述边界条件,... 给出了三维Euler方程数值模拟悬停状态旋翼流场的方法和模型。为充分考虑旋翼尾迹对流场的影响,采用了由动量理论导出的远场边界条件和由尾迹诱导速度代入滑移条件而构造的新翼面边界条件。为减少尾迹数值耗散和便于添加上述边界条件,采用了嵌套网格方法。针对嵌套网格中关键的贡献单元搜寻问题,本文采用一种伪贡献单元搜寻法。应用上述方法进行了算例计算,给出了有无尾迹修正时的旋翼桨叶表面压力分布和沿展向升力分布的计算结果,并与可得到的实验数据进行了对比。此外,从计算的等涡量线图上分析了旋翼尾迹流场畸变的发展趋势,表明了Euler方程法在旋翼涡尾迹捕捉方面的能力。 展开更多
关键词 旋翼流场 直升机 计算流体力学 有限体积法 嵌套网格 自由尾迹
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直升机旋翼桨-涡干扰脉冲噪声传播特性研究 被引量:3
17
作者 史勇杰 徐国华 王菲 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期212-217,共6页
建立了一个基于Navier-Stokes方程和自由尾迹模型的高效耦合CFD方法,用于旋翼桨-涡干扰气动和噪声特性的研究。该方法将旋翼流场计算域分为两部分:在桨叶附近区域,通过求解Navier-Stokes方程来模拟流场中旋翼桨尖涡的形成;在尾迹输运区... 建立了一个基于Navier-Stokes方程和自由尾迹模型的高效耦合CFD方法,用于旋翼桨-涡干扰气动和噪声特性的研究。该方法将旋翼流场计算域分为两部分:在桨叶附近区域,通过求解Navier-Stokes方程来模拟流场中旋翼桨尖涡的形成;在尾迹输运区,采用自由尾迹模型表示尾迹涡的运动及其影响。噪声的计算采用基于声学类比法的FW-H方程。应用上述方法对AH-1/OLS旋翼桨-涡干扰状态进行了计算,通过对比脉冲噪声的声压时间历程,验证了方法的有效性。在此基础上,对桨-涡干扰噪声的空间传播特性进行了研究。计算结果表明:下降飞行状态的旋翼,在桨盘面会产生多处桨-涡干扰现象,桨叶片数增多,干扰也会明显增加;桨-涡干扰噪声具有较强的方向性,指向旋翼前行侧的前下方,其噪声声压级的衰减速率与距离成线性反比关系。 展开更多
关键词 直升机 桨一涡干扰噪声 耦合CFD方法 Navier—Stokes方程 自由尾迹
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随轴系做复杂空间运动的船舶螺旋桨水动性能计算
18
作者 邹冬林 张建波 +2 位作者 田佳彬 塔娜 饶柱石 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2019年第8期926-935,共10页
船舶航行时,附在转轴上的螺旋桨通常做复杂的空间运动。这是因为一方面螺旋桨和转轴不可避免地存在偏心,使得在不平衡激励下转轴在绕自身中心线旋转的同时又发生空间涡动(又称为进动);另一方面,螺旋桨通常工作在不均匀的流场中(即使来... 船舶航行时,附在转轴上的螺旋桨通常做复杂的空间运动。这是因为一方面螺旋桨和转轴不可避免地存在偏心,使得在不平衡激励下转轴在绕自身中心线旋转的同时又发生空间涡动(又称为进动);另一方面,螺旋桨通常工作在不均匀的流场中(即使来流均匀,轴系涡动亦会导致流场的不均匀),桨叶表面的脉动力也会导致转轴的空间振动。对具有复杂三维运动的螺旋桨的水动性能预报是一个难点。本文建立了螺旋桨在流场中随轴系做复杂空间运动时的水动力预报数学模型,并利用不定常面元法求解了这一问题。该方法按时间步顺序求解,考虑了不均匀流场、轴系振动、尾涡的非线性运动及卷曲等因素。利用本文提出的方法并结合结构动力学模型,可以方便地研究流体-螺旋桨-轴系双向流固耦合等问题。同时该方法也可以用来预报船舶转弯、船舶升沉及纵摇振荡、螺旋桨启停及加速等复杂工况下的螺旋桨水动性能。文中通过一个算例验证了算法的有效性。最后,预报了轴系纵向振动幅值为1 mm,振动频率为3 Hz并伴有微量回旋振动时所引起的4381螺旋桨的脉动力。研究表明推力脉动分量大约为其静态分量的4.5/1 000,扭矩脉动分量大约为其静态分量的4/1 000。 展开更多
关键词 船舶螺旋桨 轴系振动 流固耦合 不定常面元法 尾涡非线性
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一种新的直升机旋翼-机身气动干扰分析模型
19
作者 辛冀 马成江 陈仁良 《直升机技术》 2015年第4期1-6,共6页
针对直升机的旋翼-机身气动干扰现象,建立了一种新的流场分析模型。对旋翼尾流采用自由尾迹方法进行模拟,分析探讨了在气动干扰现象的模拟当中全展自由尾迹模型的优越性。针对离散计算中尾迹涡线节点可能"进入"机身内部的非... 针对直升机的旋翼-机身气动干扰现象,建立了一种新的流场分析模型。对旋翼尾流采用自由尾迹方法进行模拟,分析探讨了在气动干扰现象的模拟当中全展自由尾迹模型的优越性。针对离散计算中尾迹涡线节点可能"进入"机身内部的非物理现象,提出了一种新的"物质线"修正法对节点位置进行修正。利用所建立的模型计算了孤立机身和旋翼-机身干扰情况下的机身表面压力分布随时间变化的情况,并同试验数据进行了对比,验证了所建立模型的有效性。 展开更多
关键词 旋翼 机身 气动干扰 自由尾迹 面元法 “物质线”修正
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大型风力机的几何非线性动态响应研究 被引量:6
20
作者 曹九发 王同光 王枭 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第14期182-187,214,共7页
随着风力机大型化、柔性化发展,风力机叶片的变形越来越大,几何非线性效应也越来越明显。采用自由涡尾迹方法提高风力机气动载荷计算精度,应用有限元方法建立了风力机叶片结构梁模型。应用伽辽金方法建立叶片的几何非线性刚度矩阵,同时... 随着风力机大型化、柔性化发展,风力机叶片的变形越来越大,几何非线性效应也越来越明显。采用自由涡尾迹方法提高风力机气动载荷计算精度,应用有限元方法建立了风力机叶片结构梁模型。应用伽辽金方法建立叶片的几何非线性刚度矩阵,同时构建了叶片的非线性动力学方程。采用Newmark直接积分法进行时间步长推进,并采用修正的Newton-Raphson方法进行增量迭代计算,实现了大型风力机叶片气动与非线性结构耦合计算模拟。最后,通过美国可再生能源实验室的Phase VI风力机实验数据验证了计算模型的准确性和可靠性。同时以大型风力机NH1500为算例,计算了叶片的线性与非线性动态响应,分析了叶片几何非线性对动态响应和气动性能的影响。这对于提高大型风力机设计水平和各个部件载荷计算准确度具有重要意义。 展开更多
关键词 风力机 自由涡尾迹方法 几何非线性 Newton-Raphson方法 动态响应
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