基于热应力场耦合的涡旋压缩机静涡盘有限元分析

针对压缩机涡旋盘研究时因忽略热应力场的影响而造成的可靠性低、寿命短,增大整体结构设计尺寸又会造成材料浪费、增大占用空间问题,基于SolidWorks软件对涡旋压缩机进行建模,利用ANSYS软件对静涡盘在工作下的温度场分布、仅受气体力时以及在热应力场与气体力耦合时的应力应变进行分析。结果表明:在稳态热温度场中温度分布主要集中在涡旋齿头部;在仅受气体力时,静涡盘变形最大的位置出现在涡旋齿齿头;在耦合场载荷下,最大应力主要集中在静涡盘内底部,变形最大位置出现在涡旋齿齿头。

基于摆角电机的直驱涡旋压缩机相角调整方法

针对直驱涡旋压缩机动、静涡旋盘安装相角无法调整的问题,提出了一种基于摆角电机的直驱涡旋机相角调整方法。首先,提出了基于摆角电机的直驱涡旋机架构方案,分析了动涡旋盘型线特点及其相角调整的机理;然后,提出了动涡旋盘相角调整的方法,即通过动涡旋盘运行轨迹上任意3个非重合点,推算出了动涡旋盘的平动轨迹圆半径,在确定动涡旋盘的调整相角方向后,进行了相角调整寻优;最后,搭建了直驱涡旋压缩机相角调整的实验平台,对上述方法的可行性进行了验证。实验结果表明:当动涡旋盘的调整相角为-4°时,推算的平动轨迹圆半径达到最大R=4.686 mm,理论计算平动轨迹圆半径r=4.721 mm,两者之间相对误差为0.73%。研究结果表明:利用该方法可有效调整涡旋压缩机动涡旋盘的相角。

分布式电推进飞机概念方案气动特性快速评估方法

分布式电推进(DEP)飞机充分利用气动/推进耦合效应提高飞机的气动效率,但动力数量增加导致螺旋桨滑流与翼面流场干扰强烈,气动分析和设计的复杂度及计算成本上升。为提高DEP飞机早期设计阶段气动设计效率,降低研制成本,采用线性无黏的涡格法-激励盘理论(VLM-ADT)、涡格法-非定常涡格法(VLM-UVLM)及加入黏性修正的VLM(Modified-VLM)提出气动特性快速评估方法。对单机翼、单螺旋桨/机翼耦合、X-57机翼(巡航、高升力状态)及分布式螺旋桨/机翼耦合构型的气动特性进行快速评估。与基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程求解器的结果对比,单机翼和单螺旋桨/机翼升力系数和阻力系数一致性良好,误差最大不超过8.2%;俯仰力矩系数在同一数量级。X-57机翼和分布式螺旋桨/机翼的升力系数与RANS方程结果吻合度较高,误差最大不超过10%。考虑黏性修正的VLM所计算的X-57机翼和分布式螺旋桨/机翼的总阻力系数与RANS方程结果趋势一致。分布式螺旋桨滑流增加机翼的动压,使机翼局部有效迎角发生改变,改变了机翼当地升阻特性。所提方法为分布式螺旋桨飞机在早期设计阶段气动特性快速评估和气动布局方案快速选型提供了一种兼顾计算精度和效率的有效方法。

预旋进气的盘腔系统内流场的数值研究

用CFD软件(FLUENT6.0.12)对预旋进气的盘腔进行了数值模拟,计算中采用了多种湍流模型,包括Spalart-Allmaras单方程、K-epsilon和K-omega多种双方程模型,结果表明Spalart-Allmaras模型与结果符合得较好;通过计算研究了流场结构,流场主要由两个参数旋转比β_p和湍流参数λ_T控制,λ_T主要决定源区的大小,计算结果验证了自由涡流的存在,并且盘腔压力分布的计算值与理论曲线符合得很好。

变截面涡旋盘外圈薄壁齿铣削参数优化及实验研究

针对变截面涡旋盘壁厚变化不均匀,涡旋齿薄壁部位加工表面质量难以控制等加工难点,利用DEFORM软件的铣削模块,建立外圈薄壁齿铣削有限元模型,模拟涡旋齿薄壁部位的三维铣削过程。通过变化模型的铣削速度和铣削深度观察仿真结果中刀具所受到的铣削力的波动情况和其数值大小的变化,对铣削速度和铣削深度进行优化,并用其优化后的铣削参数对实际零件进行加工验证,结果表明:有限元铣削仿真能够非常有效地预测外圈薄壁齿的瞬态加工情况,仿真结果中优化后的铣削速度和铣削深度的铣削力波动明显低于未优化的铣削力波动,实验证明优化后的铣削参数能够有效的改善加工品质。

湍流参数对复杂形状涡轮盘腔流场的数值研究

以罗罗公司未来某型双轴发动机的高压涡轮旋转盘腔为计算模型,目的是要对复杂的内部旋转空腔流场有一个详细的了解,通过CFD(FLUENT6 0 12)的研究为即将进行的放大比例的旋转涡轮盘腔试验提供指导。计算中采用了Spalart Allmaras湍流模型,结果表明湍流参数相同的流动,其流体结构是非常相似的;流场主要由湍流参数λT决定涡旋的大小和数量;对于湍流参数小于0 199的旋转流动,盘腔内存在着自由涡流。

垂直下降状态下的旋翼三维流场数值模拟

应用激励盘模型,采用计算流体力学(CFD,Computational Fluid Dynamics)方法结合动量叶素理论,计算了旋翼在垂直下降时的流场特征与气动性能.计算过程中,旋翼载荷被描绘成沿桨盘径向分布、与当地流动参数相关的压力源项.在直角坐标系中,运用有限体积方法直接求解了定常不可压N-S(Navier-Stokes)方程,湍流模型为S-A(Spalart-Allmaras)一方程模型,重点使用诱导速度经验公式计算出了压力源项.旋翼流场模拟结果和性能预计结果同实验测量数据吻合较好,表明这种CFD方法可以有效地分析旋翼下降飞行时的空气流动特性,为进一步的涡环状态研究提供了参考.

转杯纺隔离盘角度的试验探讨

探讨转杯纺隔离盘角度的合理配置。分析了转杯纺纱机隔离盘的作用及其角度的配置原则,并对不同种类纤维在不同转杯直径条件下进行了隔离盘角度试验优选,结果表明:隔离盘角度的配置大多数情况下与所纺纤维长度关系不大,主要与转杯直径有关,由于隔离盘角度增大会使涡流区后移,增加了涡流对输送纤维的干扰,与输送纤维的集中与扩散密切相关。在转杯直径一定的条件下,设置一定的角度就能够满足纤维输送、凝聚的要求。转杯直径为54 mm时,除纺制短绒含量较高的低级棉时可取15°外,一般以30°为宜;转杯直径为66 mm时,隔离盘角度以15°为宜。

涡旋压缩机涡旋盘数控加工研究

介绍了范成法加工涡旋压缩机涡旋盘的原理、范成法加工的技术要点及生产应用。

快速粒子level set方法的并行化

为缩短快速粒子level set(FPLS)方法追踪交界面的时间,分别运用区域分解和粒子分解算法来减少欧拉计算(level set对流方程和重新初始化)和拉格朗日计算(粒子时程积分和误差校正)的开销。算法采用OpenMP技术来实现,并通过Zalesak圆盘、单涡以及三维变形等典型算例进行验证。计算结果表明:4线程下加速比能超过2,8线程下加速比也能接近4,并行化的FPLS方法具有良好的实用性和可扩展性。

压气机盘腔径向引流减涡器研究综述

径向引流减涡器通常位于航空发动机压气机盘腔中,通过抑制气流周向速度的发展从而降低空气系统引气过程中的压力损失,对于提升发动机效率有着十分重要的作用。本文对压气机盘腔径向引流减涡器的相关研究进行综述。研究表明:常用的减涡器包括减涡管、去旋喷嘴、翅片和导流板等结构。其中,管式减涡器的研究和应用最多,其减阻效果较好,但存在着质量较大,且在高速旋转时易产生振动等问题;去旋喷嘴质量较轻,但也有着流量不稳定的现象;导流板同样有着安装和稳定上的问题。有学者尝试对减涡管和去旋喷嘴的结构进行改进,均取得了一定的优化效果。通过对现有研究的梳理可以发现:目前还缺乏描述总压损失的理论模型,熵分析可以作为新的入手点研究总压损失机理。近期研究表明总压损失主要出现在转折位置,这一点与静压损失有所不同,也为减涡器的改进优化提供了思路。

刹车盘结构对车轮及整车流场的影响

为研究车轮刹车盘结构对旋转车轮和整车流场气动特性的影响,针对是否存在刹车盘两种情况分别建立等比例模型,采用可实现的k-ε两方程模型计算,对比分析气动升、阻力因数,表面压力因数及整体与局部流场,发现刹车盘结构在简化车体上对车轮局部和整车流场都具有突出影响,指出在整车气动特性模拟中刹车盘存在的必要性.进一步进行计算模型选择的研究,发现旋转壁面模型与多坐标参考系(Multiple Reference Frame,MRF)模型对旋转车轮的流场特性模拟结果有差异,在近车轮区域表现尤为明显.

新能源汽车电动空调压缩机变径型线涡旋盘设计

提出了一种变径型线涡旋盘设计方法和加工检测方法,在新能源汽车特别是电动汽车空调压缩机中可以使得体积更小、效率更高,生产的产品满足了设计要求。

涡旋压缩机涡旋盘的精加工

介绍涡旋盘现用加工工艺,因精度低所带来的缺点和一种高精度加工技术。

自由界面问题的拉格朗日粒子和流体体积耦合算法

针对自由界面问题,构建了拉格朗日粒子和流体体积(volume of fluid,VOF)耦合算法.拉格朗日粒子方法可以准确追踪运动界面,但是一般很难保证流体的质量守恒性.VOF方法可以保证很好的质量守恒性,但是不容易计算界面的几何信息.因此,本文构造了一种耦合算法,吸收两种方法的优点.耦合算法中还引入了四叉树自适应网格技术,可以在大变形区域提高界面的分辨率,并能减少计算量.利用耦合算法模拟经典的Zalesak旋转盘问题和单涡剪切流动,数值结果和文献已有结果吻合较好,验证了耦合算法的稳定性、有效性和准确性.

典型山丘地形与风力机诱导涡流耦合演变规律

风电场空气动力场是以涡流形式产生和演变,采用能够提供涡流演变细节特征的大涡模拟(Large eddy simulation,LES)方法模拟典型山丘地形的涡流结构,通过风洞试验数据验证湍动能输运(Kinetic energy transport,KET)模型模拟结果的准确性,并探讨不同入流风速对山丘地形风电场瞬时特性的影响。随后探索地形诱导涡与风力机尾涡耦合的时空演化机制,发现单台风力机与两台并列风力机工况的尾涡结构的耦合演变机理存在差异,单台风力机工况是由于二次涡的形成及其与尾涡的耦合作用,两台并列风力机则归因于二次涡与尾涡的耦合及两机组间涡流耦合的共同作用。针对复杂地形涡流演变的研究可以为风电场规划设计与运行提供参考。

用拉格朗日相关结构研究圆盘启动过程的流体输运

利用粒子成像测速(PIV)技术,得到了圆盘启动涡环流场的速度分布和涡量分布。圆盘启动涡环流场的有限时间李雅普诺夫指数场(Finit-time Lyapunov exponents,FTLE)以及拉格朗日相关结构(Lagrangian coherent structures,LCS)被计算出来。基于圆盘启动涡环流场的有限时间李雅普诺夫指数场以及拉格朗日相关结构,通过跟踪流体质点,对圆盘启动涡环流场的输运情况进行了分析。在圆盘启动涡环形成过程中,流体发现被圆盘和相互排斥的拉格朗日相关结构分成三部分。剪切流窗口(vorticity-flux window)被发现,涡量流通过剪切流窗口进入涡核。涡环的非定常边界被确定,它由相互排斥的拉格朗日相关结构背风面、圆盘以及剪切流窗口组成。