微型轴流风扇扭叶片设计及其气动分析

通过推导微型轴流风扇叶片出口轴向速度沿叶高的分布方程,提出了一种考虑轴向速度非均匀性的扭叶片设计方法.通过计算流体动力学(CFD)技术,对利用该方法所设计的各种形式扭叶片的气动性能及其变工况时的气动特点进行了数值研究,并比较了工作于自模区与非自模区风扇的气动性能差异.研究结果表明,与自模区的风扇相比,非自模区的风扇压力曲线没有最高压力点,随流量减少压力几乎呈线性增加,且无失速点;效率曲线则显得更为平坦;按刚性涡设计的扭叶片虽效率低,但风压高;提高叶轮的轮毂比有助于提升风扇压力与效率.     

基于CFD的多翼离心风机叶轮结构设计

针对叶轮出现回流、部分叶道存在边界层分离而导致多翼离心风机气动性能下降的问题,课题组通过CFD 数值模拟方法和采用多目标多工况优化方法对风机叶轮进行改型设计,并将该研究结果应用于600 mm×600 mm暖风机的改进方案中。研究结果表明：风机叶轮叶片进口角由61°变化到30°,叶片型线采用样条曲线以及叶片数减小至40片,并采用预估导流板型,可以有效改进出风罩内气体旋涡、回流和叶道内分离的问题;优化后风机流量增大至107.28 m/h,较原风机模型增大了22%,同时风机效率也得到相应的提升。通过减小空调暖风机叶片数、增大叶轮外径、增加叶轮高度以及增大进口直径的方法,使得风机出口速度提升了3倍多,同时出口处回流基本消失。叶轮结构改型设计后风机的性能有了较大的提升。     

三元流理论在风机设计、改型中的应用研究

本文用加大叶片进出口安装角及增多叶片数,并用三元流动理论计算流场的方法对叶型进行了有效的改进,从而使高效的工况范围扩大并提高了大流量时的压头。从给出的三个流面的叶片表面速度分布可看出:改型后叶轮具有较好的气动性能及较大的作功能力。而经实验验证表明理论分析与实验结果基本一致。本文提供的实例说明用三元流理论与工程设计、实验相结合来设计和改型风机是一个切实有效的方法。     

基于CFD的不同搅拌组合多相流流场研究

针对在设计发酵搅拌设备过程中往往依赖经验判断传质混合效果以及能耗等的现状，课题组利用CFD技术对设计的4种搅拌模型进行气液两相流非稳态数值模拟。模拟采用了多面体网格划分物理模型以及滑移网格模型法求解，探究了其速度场、气相体积分数和功率耗损情况。结果表明：相同工况下，不同搅拌组合的流场特性差异较大；上桨采用径向流桨的搅拌组合形成的混合流场整体速度分布更均匀，能为釜内物质提供更佳的混合和传递效果；同时上桨和底桨采用6半圆叶圆盘涡轮桨的搅拌组合C气液分散性能更好；功耗方面，搅拌组合A>组合C>组合B>组合D。模拟结果及分析可为气液反应釜搅拌器的设计及优选提供重要的参考。     

洗扫车专用风机数值模拟与内流特性分析

针对洗扫车专用风机内流场强旋转和强曲率特点,提出了适宜于分析强旋转和强曲率效应的湍流新模型,并继 而建立了针对洗扫车专用风机的CFD数值模拟策略。研究结果表明：专用风机内流呈现复杂的强旋转效应,该效应下 叶轮间隙流易造成严重的能量损失,叶轮间隙尺寸是专用风机气动设计的关键要素;专用风机叶轮在强曲率、强旋转效 应的作用下,小流量工况时更易出现大面积流动分离甚至回流;不同流量下,回转面静压和总压均呈现出非对称性。随 着流量的增加,静压、总压分布的非对称性会逐渐减弱。分析结果对于提高专用风机的性能,改进其气动特性提供了理 论支持,更好地为生产实践提供指导。     

多分流喷咀叶栅气动变分有限元分析

在蒸汽透平的高压级中,喷咀叶栅的高宽比相当小,一般l/B<1,端损比较严重。为了减少这种损失,本文提出一种新的由主、分流叶片组成的多分流喷咀叶栅结构,以改善高压级喷咀叶栅的气动性能。为了对这种多分流喷咀叶栅进行全流场计算,本文采用了较先进的气动变分有限元方法。以国产30万千瓦机组高压第一压力级为例,对实际运行的带矩形加强筋的窜喷咀结构,带锥形加强筋的窄喷咀结构以及由主、分流叶片组成的多分流喷咀叶栅结构进行了全流场的气动有限元计算。从计算所得的速度分布曲线可知,带矩形加强筋的窄喷咀结构的气动性能最差,而由主、分流叶片组成的多分流喷咀叶栅的气动性能最好,它是改善蒸汽透平高压级热经济性的有效途径。     

基于尾缘模型的多翼离心风机优化设计

为提升数值模拟预测离心风机性能结果的准确性，课题组考虑了进入离心风机气体的密度变化，对标准κ-ε湍流模型进行修正，使其平均计算误差降低到7%以内。针对小型多翼离心风机叶片出口速度分布特征，借助改进后的数值计算模型，对传统尾迹相似模型进行简化处理，采用周向距离及速度参数等无量纲因子对叶片速度尾迹分布进行曲线拟合，并结合拟合曲线形状实现多翼离心风机叶片尾缘结构的改型设计。研究结果表明：改型后风机叶片尾缘尾迹脱落面积缩小，同时由于蜗壳内旋涡强度及其影响区域减小，风机性能得到提升，其中小流量工况点及设计工况附近静压值提升约36 Pa，最高全压效率提高约2.8%。     

自吸式搅拌槽内流动特性的数值研究

采用计算流体动力学方法对自吸式搅拌槽内流体流动进行数值研究,分析气体分散通道的叶片角度、下层桨的形式和桨叶的间距对槽内流动场的影响。研究结果表明:当气体分散通道叶片角度较小时,上层桨产生的径向射流能够沿着切线方向流经气体分散通道,在气体分散通道出口处形成的漩涡范围较小;当下层桨为PDTU时,旋转桨叶在排出流体的同时,对流体有上扬作用,两层桨之间的轴向作用较强,有利于整个搅拌槽的混合;桨叶间距较大时,两层桨之间的轴向作用较弱,下层桨的泵送能力降低,功率消耗增加。     

液力变矩器流道设计及液力损失机理分析

为探究液力变矩器的性能,基于计算流体动力学(CFD)和三维流动理论,借助Realizable k-ε湍流模型,针对由非均匀有理B样条曲线(NURBS)和保角映射原理优化后的扁平化液力变矩器,展开数值模拟分析,并采用定转速台架试验,验证该数值模拟方法的可行性。在此基础上,针对循环圆扁平化造成液力损失严重的问题,对典型循环工况下,各叶轮的流场特性进行对比分析,并深入探究各恶化流动现象的成因,为液力变矩器的流道改进、叶片优化等指明方向。     

取水泵叶轮水力设计及内部流场数值模拟

为了研究漂浮取水泵内部流场分布规律,根据泵水力设计理论对叶轮进行了参数计算,基于Pro/E建立了叶轮 和内部流场模型,利用FLUENT对内部流场进行了数值模拟,得到了漂浮取水泵的外特性曲线、压力和速度分布规律。 结果表明：泵的功率曲线呈现驼峰状,效率曲线存在较宽的高效区;叶片受静压呈现旋转中心低,边缘高的总体趋势;泵 叶片速度较大,隔舌和扩散管底部速度较小;在额定流量工况下,叶轮表面液流速度分布趋于均匀,流场分布较合理。研 究结果可为优化叶轮几何参数、改善内部流场分布以及提高泵的效率提供一定参考。     

弯掠动叶对旋转失速流场的影响

给出了弯掠动叶和径向（常规）动叶旋转失速工况下流场的实验结果，论述了这两种叶片在变工况下的性能差异以及弯掠动叶对旋转失速特征参数的影响，进行了失速前后有关试验数据的对比分析，讨论了弯掠动叶引起旋转失速流场变化的机理及对流场的改善作用．     

下游塔架对水平轴风力机叶片气动负荷的作用

为了研究水平轴风力机叶轮与下游塔架之间的动静干涉作用,并将二者的相互作用简化为二维翼型与后置圆柱之间的气动干涉,通过数值模拟的方法分析了在翼型尾缘下游不同位置处放置的圆柱对叶片载荷的影响.研究结果表明,下游塔架对叶片载荷的影响主要与塔架直径和二者的相对位置有关.当叶片掠过圆柱塔架时,翼型上下表面的流速分布产生了明显的改变,进而造成气动载荷发生显著的变化,其变化幅度可以达到定常计算情况下的50%.该工作对风力机叶片的周期气动力疲劳寿命的评估提供了参考.     

海豚形叶片气动性能高于传统叶片的机理分析

介绍了一种新型的涡轮机短叶片－海豚形叶片，它可代替传统的ＴＣ－１Ａ型短叶片。传统的涡轮机短叶栅虽然叶型损失较小，但端部损失较大。用海豚形叶片可降低这种比较高的端部损失。通过计算表明，海豚形叶栅在改进传统的涡轮机短叶栅的气动性能方面是明显有效的。本文从机理上对此加以分析。     

基于模型预测控制的电动汽车起步工况仿真与性能评价

为提高电动汽车起步工况时的性能,设计了基于模型预测控制的驾驶员模型,建立了纯电动汽车整车模型和驾驶员模型。将驾驶员意图转化为加速踏板和制动踏板的开度变化,利用基于模型预测控制方法的上层控制器得到期望加速度,下层控制器根据期望加速度得到加速指令和减速指令,从而对车辆进行起步工况的加、减速控制。利用起步时间、驱动电机电压电流和冲击度3个评价指标对提出的模型预测控制方法和常规PID控制方法进行起步工况仿真的控制性能比较。分析了不同坡度(0%、10%和20%)和加速踏板开度下电驱动系统的性能。仿真结果验证了模型预测控制方法的有效性。     

铁路轨道除沙车除沙装置的离散元仿真分析与试验

为研究除沙车作业时的性能参数,以自主研发的铁路轨道除沙车为研究对象,运用EDEM进行除沙性能虚拟试验;建立了除沙车机械—沙土离散元接触模型,分析了沙粒在除沙车内集沙、排沙、抛沙的动态过程和数值规律。研究表明,仿真分析和试验结果较为吻合,额定工况最大除沙质量110kg/s,集沙铲和沙扇最大工作阻力分别为6500N和1650N,最大转矩分别为1100N·m、200N·m,抛沙扇转速在250r/min时满足最近抛沙距离设计指标。研究结果对除沙车性能参数的选取和结构优化设计有重要指导意义。     

多级离心压缩机级间静止部件气动特性与旋涡结构的数值研究

通过CFD技术对某型多级离心压缩机内的流动进行了数值模拟,重点研究了多级离心压缩机级间装置如回流器、两类弯道内气动特点及其旋涡结构的特征,旨在揭示气流经弯道与回流器后气动参数的变化规律.结果表明,不同位置的弯道对流动的影响是截然不同的.由于这些静止部件对流体的扰动,使次级动叶的进口来流工况点偏离设计值,易于造成整机气动性能的下降.因此,多级压缩机的动叶设计应对来流的不均匀性加以充分考虑.     

离心压缩机叶轮的气动设计及其数值模拟

根据准三维气动设计方法，用Bezier曲线作为环量的控制手段，设计了3类典型的离心式叶轮．通过数值模拟的方法对其性能进行分析比较，结果表明，后部加载型式的叶轮性能优于其他两类加载型式的叶轮性能，并且通过利用Bezier多项式控制环量可以达到灵活控制叶片载荷的目的．     

竞争环境下的新产品市场扩散模型

从消费者个体购买决策的分析,通过购买决策的集结,导出了竞争环境中新产品或新技术的总体市场扩散模型。该模型考虑了消费者风险下的价值观,性能价格权衡以及对产品信息的反应等方面的差异,具有清晰的直观经济意义。其确定性简化模型以Bass模型为特例,对各种扩散模式具有很强的适应能力,在市场预测及策略制定等方面有广泛的应用价值。     

横风作用下高速列车受电弓滑板的气动特性分析

基于三维可压缩流动的N-S方程,采用SSTk-ω湍流模型,对高速列车受电弓滑板在横风条件下的气动载荷特性进行模拟分析,得到受电弓滑板在复杂工况下的气动力系数,气动力矩系数以及绕流场特性.结果表明,在横风作用下前滑板、后滑板在迎流方向产生最大正压,在展向截面上压强均为负值,且后滑板最大负压小于前滑板.前滑板的展向压强分布遵循先一致后对称的规律,后滑板则相反.滑板气动荷载主要集中在0～500Hz范围内,在0～50Hz的范围内气动力系数由最大值衰减至10%左右,说明在该频段内各气动力、力矩波动最大;阻力系数、升力系数的峰值在0～200Hz的范围内,侧向力系数在0～300Hz范围内达到峰值.     

某型无人机的升阻特性与纵向静稳定性

文章简要介绍了某型无人机的基本参数,通过AVL软件,采用涡格法,对该无人机的气动特性进行了研究,分析了其升阻特性和纵向静稳定性.结论表明,该飞机的升阻特性和纵向静稳定性符合设计要求,气动性能良好.