介绍了一种基于气动反馈式电信号控制装置的理论设计方法,阐述了关键技术难点的解决方案,为气动反馈式电信号控制装置的成型积累经验。

在高架桥、路堤等大风区域,风屏障可以有效的阻挡横风,提高了高速列车的安全性为了保证强侧风情况下列车运行的安全性,为了在保证风屏障的防风效果的同时降低成本并减小基底反力,高速列车采用有孔洞的风屏障。本文研究CRH1高速动车组,利用GAMBIT建模,FLUENT计算求解,研究不同风屏障开孔率对高速列车的气动特性的影响。

使用CFD仿真软件STAR-CCM+对类车体MIRA模型的尾流场进行仿真研究。采用主动控制减阻技术的流动控制方式,应用定常射流控制尾流场的流动结构。探讨了射流减阻的减阻措施,使用雷诺时均法SST k-ω湍流模型对方背式MIRA模型尾部流场进行数值仿真,分析了尾部可能减阻的位置,找到各位置下最好的减阻工况,将单个位置下的最优减阻工况进行组合,实现最大程度的减阻。探讨了尾部涡流的变化,发现通过控制模型尾部的分离涡可以改变车体的压力大小,从而减小模型的压差阻力,实现减阻的目的。

利用仿真软件ANSYS FLUENT对装有不同后扰流板的三厢轿车简化模型进行数值模拟,研究了不同截面形状、攻角、定位的后扰流板对汽车空气动力学产生的影响.模拟结果表明,合适的后扰流板形状以及定位能够改变汽车尾流,减小空气阻力和升力,增大下压力,提高汽车的空气动力学性能.

立轴风力机叶片在旋转1周中其攻角正负转化,在0°和180°方位角攻角为零,表现为负力矩,这降低了叶片的平均力矩,也降低了升力型立轴叶轮整体性能.首先概述了升力型立轴叶轮的研究现状,分析指出目前的研究均主要针对叶轮整体机构、叶片结构及流场情况进行大攻角高性能区域的改善,未减轻小攻角区域的影响.针对此问题,提出了2种考虑小攻角影响的立轴风轮气动性能改善方法,干扰气流方法和新变桨方案.前者主要消除0°和180°位置角零攻角和负力矩,后者通过改变高性能区的范围来减小特殊位置角的影响并产生新的性能极大值点.基于叶素动量理论,建立双盘面多流管模型,分别运用于NACA0012翼型、旋转直径为2 m的2叶片Φ型、H型立轴风力机,并且采用Matlab程序设计语言进行相应计算研究.研究结果显示这2种方法大幅度地降低了负力矩影响范围,整体效果改善......

高超声速气动热现象复杂,是高超声速飞行器热防护设计的关键技术之一。提出了一种双向耦合的多场耦合模型,实现了高声速化学非平衡气动热与结构烧蚀一体化模拟方法。针对典型飞行器结构进行了高超声速条件下的数值模拟与分析,验证了一体化模拟方法与计算程序的有效性,表明其可为相关工程提供有力的分析工具。

利用仿真软件FAST和OrcaFlex建立了风机-浮式平台-系泊系统在时域上的耦合分析模型,结合Miner线性损伤累积理论、雨流计算法和系泊T-N曲线,分析了浮式风机的系泊系统在不同气动模型和代表性工况下的疲劳问题,研究了气动荷载和风场湍流强度对系泊疲劳寿命的影响.结果表明:气动荷载会大幅缩短系泊的疲劳寿命,考虑湍流气动荷载时的系泊疲劳寿命仅为不考虑其影响时的1/5,故在系泊疲劳分析中应合理选择湍流风模型;当海况风速接近风机额定风速时,气动荷载会显著增大平台水平位移,导致系泊张力大幅增大,加速系泊疲劳损伤,缩短系泊疲劳寿命;平台的侧移响应会增大平台的侧倾响应,从而加速系泊的疲劳.

机翼在后缘操纵面带有大偏角时会发生一定程度的气流分离。采用计算流体力学方法计算大偏角操纵面上的气动力,并以此对采用偶极子格网法得到的气动力进行修正,进而进行机翼颤振分析。算例结果显示,气动力修正并不改变操纵面颤振模态的耦合类型,主导颤振的模态仍为机翼一弯和外段操纵面旋转;考虑操纵面偏转情况下的气动力修正后,计算得到的颤振速度比气动力未修正的结果高。

根据空间在轨抓捕服务的需求,针对PDMS和E30两种硅橡胶材料开展全柔性触手的材料制备和结构成型工艺研究,分析不同工艺参数对材料硬度及力学性能的影响。结果表明,随着固化温度的升高和固化时间的延长,两种材料的杨氏模量均逐步提高;随着固化剂占比的提高,杨氏模量呈先上升后下降的趋势。在此基础上,分别采用半固化和全固化工艺制备E30/PDMS/E30三明治结构的复合材料,结果表明半固化工艺所得样品具有明显的界面过渡层和较高的拉伸强度,其断裂伸长率达460%,性能优势突出。采用分析所得最佳工艺制备的气动柔性触手样品具有较好的运动特性——当气压为58 500 Pa时,触手的平均卷曲角速度为0.4 rad/s,最大达0.8 rad/s。本工艺研究结果为实现轨道目标物体的捕获提供了新的材料制备方法和思路。

针对高速列车诱发的气动噪声问题,提出通过优化受电弓外形的降噪方法。基于Lighthill声学理论,应用宽频带噪声源模型、LES大涡模拟和FW-H声学模型对高速列车整车、原有受电弓及改进受电弓的气动噪声进行数值模拟,分析高速列车气动噪声特性、噪声源主要组成及改进受电弓的降噪效果,并得出仿真结果:高速列车气动噪声无显著的主频率,是宽频噪声;具有明显的速度依赖特性,速率越大声压级幅值越大;列车主要气动噪声源为受电弓、头车鼻尖、转向架等;仿生(宏观)改进受电弓与原有受电弓相比具有明显的降噪效果。研究表明,优化受电弓外形降噪方法的可行,也为优化结构部件的降噪方法提供一定的科学依据。