针对高负荷压气机难以控制角区的二次流、叶片表面存在大规模边界层分离等技术瓶颈,本文提出了一种三维端壁型线的气动优化方法,对高负荷压气机轮毂型线优化进行了研究,并对所采用的方法进行了验证,开发了相应的优化系统。结果表明,所采用的端壁型线优化方法能有效抑制附面层分离,降低吸力面转角区域二次流的强度和规模。因此,叶片通道控制流动方向和优化流动条件的能力得到了扩展。压气机级的整体气动性能,如失速裕度和等熵效率也得到了提高。优化后,在通流能力较好的情况下,压气机级的气动效率达到了88.59%,提高了1.05%。本文提出的方法和相应的系统很好地促进了压气机气动设计系统的发展,具有良好的工程应用前景,为压缩系统获得更突出的通载能力和更好的流动结构提供了新的思路和解决方案。

本文呈现了一种高涵道比低压比风扇的初步气动设计和对该设计的CFD模拟分析,目标是设计一种涵道比达到15,压比为1.35,外涵道级间效率达到0.92的高涵道比高效率风扇。最终模拟结果显示该风扇达到设计压比和涵道比,外涵道级间效率为0.9,内涵道级间效率为0.8。外涵静子高效,内涵静子效率小于设计目标,需要重新设计。拥有双圆弧叶栅的转静子初步气动设计是令人满意的。该风扇的气动设计可为大中小涵道比风扇的气动设计提供一定参考。

本研究通过建立气动冲击响应谱试验系统,实现了高量级冲击环境模拟,并借助高速摄影及图像分析测速技术,研究了气室压力、弹头速度、弹头质量与冲击谱型间的相互关系。结果表明,该系统可以较好的实现高量级冲击环境模拟;此外,研究表明,冲击气压可明显改变弹头冲击速度,进而改变冲击量级;同时,在一定气压下,不同质量的弹头会改变冲击谱型斜率。

针对红外窗口在高速下落时容易受到气动热影响的问题,进行气动热特性预测研究分析,通过算例验证和数值模拟方法研究了红外窗口附近流域的温度分布特点,为高速飞行领域红外探测提供建议或参考。

随着各国政府以及终端用户对节能关注度的提高,全球工程机械行业正面临着低能耗、低排放、高效率的转型挑战。作为重要的施工机械,装载机也亟需应对日益严格的法规挑战和用户需求。

高速磁浮列车通过隧道过程中将引起剧烈的压力波动,造成司乘人员耳感舒适性、车体及其零部件、隧道衬砌及辅助设施的气动疲劳寿命问题,有必要对磁浮列车高速通过隧道时压力波效应进行研究。采用一维可压缩非定常不等熵流动模型和广义黎曼变量特征线法对单列车通过隧道时车体压力载荷进行数值模拟研究,初步揭示隧道长度、列车速度、阻塞比对车外压力波的影响规律;得出时速500~600 km/h速度下基于最大正负值和最大压力峰峰值的最不利隧道长度;论证了列车通过隧道产生的压力波幅值与列车速度平方成正比的适用范围,总结了压力最值与速度的拟合关系式。本文研究方法和结果可为车体设计选用气动载荷提供参考依据。

为减少高速磁浮列车运行时气动阻力,降低列车能耗,开展高速磁浮列车表面微结构气动减阻仿真研究。以国内某型高速磁浮列车为研究对象,建立头车+尾车两编组仿真模型,采用瞬态SST K-Omega IDDES湍流模型开展凹球状微结构对列车气动阻力影响仿真研究。仿真结果表明在列车尾车流线型顶部区域加设凹球状微结构可降低列车整车压差阻力达12.3%,降低列车整车气动阻力3.2%。此外随着凹球状微结构沿流线型表面布置长度增加,气动阻力逐渐降低,布置长度为0.6倍流线型长度时,减阻比例达到7.6%。采用凹球状微结构来改变湍流流动特性是降低列车气动阻力的有效途径。

采用重叠网格方法,基于三维非定常可压缩的N-S方程和SST k-ω湍流模型,探索时速600 km/h高速磁浮列车流线型头部拱形结构参数对列车与隧道耦合气动特性的影响。分析单拱、双拱和三拱3种不同拱形结构列车穿越隧道时车体表面压力、初始压缩波、微气压波和气动升力。研究结果表明头车拱形结构能有效改善高速磁悬浮列车的空气动力学参数,拱形结构参数对车体表面及隧道壁面最大压力峰值的影响较小,但对隧道内初始压缩波的影响较为明显,相比单拱磁悬浮列车,双拱磁悬浮列车和三拱磁悬浮列车通过隧道时,隧道内初始压缩波压力梯度分别减少5.67%和8.75%;磁悬浮列车拱形结构的增加对隧道出口的微气压波幅值也有缓解作用,相较单拱磁悬浮列车距隧道出口20 m处的微气压波峰值,双拱和三拱磁悬浮列车微气压波峰值分别减少10.9%和14.0%,相较单拱磁悬浮列车......

基于大涡模拟(LES)及Kirchhoff-Ffowcs Williams-Hawkings(K-FWH)方程,对400 km/h速度级下高速磁浮列车与高速列车气动/声学特性进行对比研究,获取高速磁浮列车气动激扰发声关键特征;通过分区合理构建扰动源积分面,对600 km/h高速磁浮列车辐射气动噪声进行数值模拟研究。研究结果表明高速列车车体不平整,几何诱导发声为主要发声机制;而高速磁浮列车车身平顺,尾车流线型区域附面层分离引起的空间扰动是主要发声源;当磁浮列车以600 km/h运行时,气动激扰发声的能量主要由尾车流线型区域偶极子声源及尾流区域四极子声源组成;尾流区四极子声源的平均辐射贡献超过偶极子声源的平均辐射贡献,达到60.9%。

针对常温常导高速磁浮列车头型的几何特点,将其分为流线型和设备舱2个部分,采用改进的VMF参数化方法和曲面离散方法,分别进行参数化设计;对提取的12个设计参数,结合计算流体力学方法、支持向量机模型和多目标粒子群算法,以整车气动阻力系数和尾车气动升力系数为优化目标,以头车气动升力系数为约束条件,进行高速磁浮列车头型多目标气动优化设计,并进行设计参数的灵敏度分析;对优化外形进行工程化改进和风洞试验验证。结果表明参数化设计方法能够利用较少的设计参数描述高速磁浮列车头型;减少计算量且提高优化效率的支持向量机模型的预测精度满足设计要求;头型长度是影响高速磁浮列车气动性能的关键设计参数,水平剖面型线对头尾车气动升力的影响较为显著;较原始外形,采用根据工程设计要求改进的优化外形后,整车气动阻力系数减小1......