针对提高工业汽轮机排汽缸气动性能、改善流场、降低流动损失问题,采用数值仿真方法对一种铸造式工业汽轮机排汽缸进行了详细研究与分析。揭示了工业汽轮机排汽缸内部的流动机理与气动特性,提出了工业汽轮机排汽缸内的典型流场结构;提出了一种表征排汽缸气动性能的热力计算方法,并与西门子公司的实验修正数据曲线进行了对比分析;为逼近排汽缸真实状态下的入口条件,将工业汽轮机三级低压级叶栅与排汽缸进行了联合计算,同时对比分析了排汽缸中肋板等附加结构对气动性能的影响。研究结果表明:多元的旋涡运动是造成排汽缸流动损失的重要方面,排汽缸内部的附加结构会恶化流动,而合理的肋板布置会改善排汽缸出口流场。

介绍了基于Volterra级数的尾流激励叶片气动力降阶模型,用于上游尾流激励下叶片气动载荷的快速计算。用一个叶片的算例验证了该降阶模型,通过不同流速的算例对比发现:该降阶模型可以快速准确地描述尾流激励引起的叶片气动力,流速或流场结构不是影响该气动力降阶模型精度的关键,而上游尾流扰动是否满足小扰动假设是保证该气动力降阶模型精确的关键。

悬浮式气动平衡器作为重要的煤矿辅助提升装备,密封圈与气缸间的密封与摩擦特性对工作安全性和平稳性有着关键的影响。为研究密封圈密封性能以及密封圈与气缸之间摩擦特性,根据O形密封圈本构方程建立不同预压缩率条件下的静密封有限元模型,得出预压缩率、工作介质压力、摩擦系数对密封性能的影响规律。针对气动平衡器的结构特点,搭建摩擦特性测试试验平台,得出工作介质压力和运动速度对摩擦特性的影响规律,对于增强煤矿运输可靠性有着重要意义。

深入研究低雷诺数滑流对机翼的影响,能够推进临近空间低速流动机理性研究,提供可靠的气动参数。参考某太阳能无人机,建立单螺旋桨计算模型,采用两叶螺旋桨,通过ICEM网格软件生成具有两个计算域的高质量结构网格,应用滑移网格边界条件,对模型进行数值模拟;分析低雷诺数螺旋桨滑流的发展和机翼在滑流作用下的非定常气动特性,研究不同螺旋桨位置对机翼气动特性的影响,计算结果表明螺旋桨滑流会很大程度地改变机翼表面压力分布和沿翼展的升力分布,对机翼升阻特性有显著影响,同时螺旋桨滑流可以抑制机翼表面层流分离泡的产生。

为探明横风作用下车体侧滚对列车气动性能和运行稳定性的影响,采用三维、定常、不可压缩雷诺时均方程和k-ε双方程湍流模型,对CRH5G动车组进行仿真计算。研究结果表明:当侧滚角从0°增加到2.5°时,车底部迎风侧负压减小,绝对值最大相差532 Pa,车顶迎风侧负压增大,绝对值最大相差579 Pa,车底压力变化的区域更大,车顶和车底背风侧的压力变化都不大;头车后部车底负压减小,绝对值最大相差470 Pa;气动力方面,列车升力增大,头车升力变化最为明显,从0.15 k N增加到16.6 k N;头车的点头力矩提升了20%,尾车的点头力矩下降了7%;进一步的车辆动力学仿真计算结果表明:车体侧滚引起的气动载荷变化对列车脱轨系数、倾覆系数的影响很小。因而在研究横风作用下的列车运行稳定性时,一般可不考虑车体侧滚对气动性能的影响。

从TBCC推进系统总体性能需求出发,给出了TBCC进气道捕获面积以及模态转换马赫数确定过程。在此基础上开展基于平动式模态转换装置的马赫数0～4内并联TBCC进气道气动方案设计,给出了进气道单自由度几何调节机构方案及其几何调节规律。通过对涡轮通道典型几何参数的规律化研究,结果表明:方转圆段几何长度、中心点ym值以及面积变化规律对进气道出口总压恢复系数及马赫数影响较小,对进气道出口流场的均匀度影响较大;就研究的进气道而言,选取方转圆段几何长度为3m,中心控制点ym=1.5,沿程截面面积变化规律为"先急后缓"的设计较为适宜;Ma=4.0时,设计的TBCC变几何进气道总压恢复系数为0.45,Ma=2.2时,总压恢复系数和畸变分别为0.79和0.15。

某炼化企业储运厂火车装车场车间10线、11线鹤管为气动小鹤管,输油管由3根直径不同的缸体套接组成。运行多年后鹤位出现诸多问题,如加油管的管壁变形凹陷卡涩无法正常收放、分油头与管口连接处的螺纹损坏产生松动等。文中提出了该类问题的解决方案,收到理想的效果。

介绍了一种边坡清筛机走行系统以及气动换挡装置的结构特点和工作原理,对气动换挡装置发生故障的原因进行了分析,并给出了保证换挡装置工作可靠性的建议和应急处理方案。

前缘缝翼是通过延缓流动分离和失速,提高飞机机翼升力,将前缘缝翼引入高负荷离心风机动叶的气动设计,以抑制叶片吸力面的边界层分离、改善风机气动性能,并基于数值模拟方法研究前缘缝翼起始位置和偏转角两个几何参数对风机流场与气动性能的影响。研究结果表明,30%弦长处为最佳开缝位置,其总压升和效率最大增幅分别达到13.1%和1.2%。动叶前缘缝翼的存在加速了后叶片吸力面流体的流动,抑制了后叶片尾部边界层的分离,且具有动叶前缘缝翼的离心叶轮速度分布更加均匀,压升更大。动叶前缘缝翼的开缝位置对提高离心风机总压升和效率具有重要的影响。

为辨识三角翼俯仰振荡的气动力与力矩,利用单输入Volterra级数,提出了一种非定常气动力降阶方法。采用小波变换压缩模型的辨识参数个数,在两种平均迎角下,采用降阶方法预测3°与5°幅值三角翼正弦振荡的升力与俯仰力矩系数,研究了一阶、二阶Volterra核对气动响应的线性与非线性分量在时域和频域内的辨识效果。结果表明随着平均迎角的增加,三角翼俯仰振荡的气动力及力矩响应的线性与非线性分量均明显增大。