本文采用数值仿真方法研究了亚声速叶栅损失特性和流场结构在高空低雷诺数条件下的流动特点,获得了叶型损失系数和流场结构在不同雷诺数情况下的变化规律。结果表明:随着雷诺数降低,平面叶栅总压恢复系数分布以及叶栅尾迹区流动均发生剧烈的变化;随着雷诺数降低,零攻角与负攻角的吸力面尾缘分离区增大,且在20km时吸力面出现明显的分离涡;随着雷诺数的降低,分离涡逐渐后移。

随着航空飞行器的不断发展,新型非常规气动布局研究早已成为世界航空大国的关注焦点。基于TRIP 3.0软件平台通过等效盘模型应用到涵道风扇内外流一体化模拟中,完成对类BWB低速布局有无涵道风扇动力下的气动特性和流场影响分析。首先,对某单独螺旋桨验证算例进行分析;然后,对单独涵道风扇进行计算,得到设计推力下的涵道动力叶片数、安装角及转速等参数;最后,将设计推力下涵道动力参数应用到类BWB低速布局全机有无动力模拟中。结果表明:计算拉力和扭矩值与试验值吻合较好;尾部布置的涵道动力对机身后段及尾翼压力分布影响显著;涵道对前方气流抽吸作用,加速机身后段上表面气流流速,减小内侧平尾有效迎角,对机身和平尾升力以及俯仰力矩系数影响较大;在小迎角状态下,涵道动力对机身增升作用明显,会产生明显低头力矩,但对平尾作用正好相......

为充分利用建筑周围的局部强化风,对建筑环境中的垂直轴风力机进行了非定常数值模拟。对以NACA0021翼型作为叶片截面的三叶片原始直线翼垂直轴风力机周围流场进行数值模拟,并与实验值进行比较,结合高耸建筑的高度优势、建筑扩散体强化风速效应及风向研究建筑增强型直线翼垂直轴风力机捕获风能的特点与优势。结果表明:建筑增强型直线翼垂直轴风力机的风能利用系数最高提升至原始直线翼垂直轴风力机的2.47倍,但其载荷波动大,对结构安全性与可靠性提出了更高的要求,且对风向、建筑扩散体排布方式及建筑外廓敏感度高。

针对现有的双向潜孔锤挤密钻具具有的特点和存在的局限性进行了深入的研究,设计出一种新型双向贯通式潜孔锤钻具,通过钻头体及上部交叉配气装置的切换,既可实现在软弱地层中冲击回转挤密钻进,又能够在卵(砾)石地层中进行冲击回转反循环排渣钻进,通过室内及工地试验,不但钻进速度得到了较大提升,而且有利于文明施工及环境保护,值得推广应用。

该文采用曲面涡格法对柔性飞机进行曲面气动力建模,并进一步考察了可压缩情况下曲面涡格法载荷的计算精度,满足了柔性飞机曲面气动载荷计算的需求。在气动载荷计算的基础上结合结构几何非线性分析与插值计算,完成了柔性飞机几何非线性静气动弹性分析。分析结果表明,曲面涡格法在可压缩情况下载荷计算精度较好且气动力曲面建模优势明显,可用于工程复杂模型的曲面气动力计算。与传统线性静气动弹性计算相比,考虑结构几何非线性及气动力曲面效应的非线性静气动弹性分析更符合真实物理情景,载荷计算更为准确,结构变形结果更为可靠。

为解决大迎角状态下飞机气动力模型难以建立的问题,本文基于局部线化代替非线性概念,探索了利用大迎角飞行试验数据辨识飞机空气动力参数问题。在准定常假设条件下,运用迎角分割算法对某型飞机的大迎角试飞数据进行数据分析预处理,用最小二乘回归方法验证了上述大迎角参数辨识的思想,取得了较好的结果,为进一步开展大迎角参数辨识技术的工程应用奠定了基础。

为降低全景影像镜头对汽车气动噪声的影响,对3种不同镜头布置位置的后视镜进行整车外流场和声场分析。计算得出的压力系数与试验数据相吻合,验证了计算模型的可靠性。同时,通过分析发现,全景镜头的不同位置对流经外后视镜气流有影响,从而改变了外后视镜尾部流场以及前侧窗噪声辐射强度。相比其它方案,方案Ⅲ后视镜尾部漩涡程度、湍流动能强度以及前侧窗表面噪声辐射都相对较弱,有利降低外后视镜镜头引起的气动噪声。最后,通过对3种方案进行实车风洞噪声试验,对比发现,方案Ⅲ的车内噪声相对于其他方案较低,从而验证了分析结果的正确性。为后视镜全景影像镜头的合理布置提供了指导,有利于改善汽车乘坐的舒适性。

为了改善压气机进口导叶的分离问题,使用变弯度可调导叶替换原1. 5级压气机中的整体可调导叶。首先通过分析变弯度导叶损失特性随铰接点位置的变化,得出最佳铰接点在0. 25倍轴向弦长位置。然后选用性能最优的叶片作为进口导叶进行计算,比较了不同工况下变弯度导叶对压气机性能的影响。结果表明,由于第一排叶片分离减少,90%转速下使用VIGV效率提升了0. 97%,稳定工作的流量范围增加4. 9%,69%转速下分别提升了6. 33%和6. 8%。

蜗舌作为多翼离心风机蜗壳的重要组成部分对风机的气动性能和噪声有着重要的影响。本文针对吸油烟机用多翼离心风机蜗舌进行了改型设计,获得了一种新型的圆弧蜗舌结构。采用数值计算方法对原型风机和带有新型圆弧蜗舌的风机流场特性和气动噪声进行了对比分析。基于实验测量,验证了多翼离心风机气动性能数值模拟结果的有效性。研究结果表明:圆弧蜗舌的采用,降低了多翼离心风机出口气流对蜗舌的冲击,减小了蜗舌处气流的压力梯度及旋涡强度,增加了风机出口处的有效通流面积,抑制了蜗舌区域噪声的迭加,从而有效降低了多翼离心风机的气动噪声。相比较于原型风机,圆弧蜗舌的采用使得风机在风量提高0.53m3/min,总压增加15Pa的情况下,噪声下降了0.7dB。

通常的CFD计算都是确定性的,然而复杂工程数值模拟中必然存在误差与不确定度,分析与辨识其不确定度来源,对不确定度进行量化分析,对数值模拟可信度评估有重要意义。在高超声速飞行器气动热计算中,为获得更加可靠的气动热数据和鉴定影响气动热预测的关键因素,对返回舱开展了气动热不确定度量化分析和敏感性分析。首先选取来流速度、来流温度、壁面温度和来流密度4个不确定性输入变量,并且假定来流速度变化范围为±120 m/s(±2%),来流温度、壁面温度和来流密度变化范围为±10%。然后采用拉丁超立方抽样法生成样本,再通过热化学非平衡数值模拟方法进行气动热计算,最后分别运用基于非嵌入式多项式混沌(NIPC)的方法和基于Sobol指数的方法开展不确定度量化和敏感性分析。结果表明,在给定的输入变量不确定度的条件下,壁面热流不确定度不小于15.9%......