高速列车驶入隧道产生初始压缩波,压缩波以音速传播至隧道出口处向外辐射形成压力脉冲波,影响居民的心理健康,带来了严重的环境问题。隧道微气压波与隧道出口端内压缩波梯度成正比,而列车头部驶入隧道的初始压缩波最大梯度与列车速度的3次方近似成正比,因此,在隧道洞口设置缓冲结构可大幅度降低初始压缩波的最大梯度值,是控制和消除微气压波危害的主要措施之一。本文采用三维可压缩非定常流动的N-S方程和SST-kω湍流模型,基于有限体积法和重叠网格法,在研究未设缓冲结构初始压缩波基本特征的基础上,研究400 km/h条件下等截面无开孔扩大型缓冲结构对初始压缩波波形和压力梯度的影响规律,并比较不同缓冲结构断面面积与隧道断面面积比值对压缩波波形和降低压力梯度的影响规律,以期为400 km/h隧道缓冲结构的设计提供基础。

电动割胶刀在持续作业过程中,内部的传动结构会产生热量,若不能及时将其传导至外界,会影响电动割胶刀的工作效果。针对该问题,从散热叶片的工作原理做出分析,对结构进行优化设计,采用SolidWorks软件的flow simulation流体分析插件,进行胶刀腔体内部的气流仿真模拟,然后从叶片的型式、数量和安装角度上提出了两种散热叶片的设计改进方案,最后对散热片改进前后的静压、涡量和气流轨迹进行比较。分析结果表明改进后的两种型式散热叶片,静压值在出风口处更加稳定、涡量的数目明显增多、气流轨迹的分布也相对均匀,总体效果的提升相对改进前较为明显。

以中国-俄罗斯民用飞机起落架噪声特性及控制技术联合研究中所使用的5.5 m×4 m声学风洞(FL-17风洞)为例,介绍了大型声学风洞在科研工作中的应用情况。首先介绍了FL-17风洞的研制历程与各项性能指标;然后基于中俄联合研究中的大尺度起落架气动噪声风洞试验,概述了起落架噪声相关领域的研究现状,以及利用FL-17风洞开展的起落架噪声机理与控制技术方面的研究内容与成果,如试验、数值模拟和噪声预测数据库,以及基于非常规截面方法和空气幕方法的起落架降噪技术等;最后,对于大型声学风洞的科研使用给出了一些经验和建议。

中国轨道交通历经几代技术创新与发展,取得了令世界瞩目的成就。轮轨系统的黏着限制了轨道交通的进一步高速化,磁浮技术在轨道交通上的应用应运而生。“十三五”期间,中国开始研制600 km/h高速磁浮交通系统。高速磁浮列车运行速度为600 km/h,马赫数达到0.49,列车空气动力学性能急剧恶化,加之运行环境(车–轨间隙、两侧节流)的变化,呈现出与高速轮轨列车不同的气动特征,空气动力学问题成为高速磁浮列车设计研发的关键问题之一。本文探讨了600 km/h高速磁浮列车气动设计面临的技术挑战,提出了高速磁浮列车气动设计解决方案,介绍了我国600 km/h高速磁浮列车气动设计方案,展望了高速磁浮列车空气动力学未来研究方向。

为探究高速磁浮列车气动噪声特性,以TR08高速磁浮列车为研究对象,考虑空气的可压缩性,采用分离涡模拟(DES)计算列车周围瞬态流场,基于Lighthill声比拟理论,采用声学有限元方法进行气动噪声数值计算。通过对比在线实车试验数据与数值仿真计算结果,验证了数值计算模型的准确性。研究表明,高速磁浮列车气动噪声是一种宽频带噪声,噪声源主要分布在头车和尾车流线型肩部等气流分离及湍流剧烈的区域。当列车运行速度为600 kmh-1时,距离轨道中心线25m、轨面以上3.5m处列车通过时间内等效连续A声级达到107.5dB(A),噪声峰值位于中心频率为1600Hz的1/3倍频程频带内,为101.9dB(A)。

本文针对空间核电源系统中高效、轻质的向心透平,采用一维设计结合三维数值计算的方法,设计出以氦氙混合气体为工质的向心透平。使用ANSYS CFX对向心透平的气动特点以及流场特性进行了数值模拟,分析了叶轮内部流动和损失分布情况,数值结果显示出所设计的向心透平有较好的气动性能,效率为84.4%,功率为618.3 kW,本文还展示了向心透平内部端壁损失、二次流损失及叶顶泄漏损失的分布情况。

三钢圆棒生产线在轧制中小圆钢时,850t冷剪机气动离合器频繁出现摩擦片温度高、离合器冒烟、摩擦盘烧毁等故障,对离合器的静态扭矩和动态扭矩分别进行详细计算,对气动离合器进行重新选型,满足850t冷剪机的使用需求。

为研究长大编组情况下高速列车的空气动力学性能,基于Navier-Stokes方程及标准k-ε湍流模型建立高速列车空气动力学计算模型,计算两列8车编组重联及16车编组情况下的高速列车空气动力学性能。数值计算结果表明,在重联区域,8车流线型处的流动分离直接作用于9车,影响了两车的气动阻力分布,8车阻力系数为0.094,9车阻力系数为0.145,8车编组重联整车气动阻力较16车编组增大0.060。重联编组下,向上升力最大的是8车,升力系数为0.073,向下升力最大的是头车,升力系数为-0.101。对于16车编组,向上升力最大的是尾车,其升力系数为0.054,向下升力最大的为头车,其升力系数为-0.088。研究结果对长编组高速列车气动性能优化具有参考意义。

为了解决风洞试验求覆冰输电线在风荷载下的气动系数成本高、耗时长的问题,提出了一种预测气动系数的BP神经网络方法。使用试凑法对BP神经网络模型进行调参训练,选择8×8、10×8、10×16的BP神经网络模型。以训练好的BP神经网络模型为基础,先预测了新月形、扇形覆冰单导线在不同风速下的气动系数,再预测了无覆冰、新月形、扇形覆冰四分裂导线在不同风速下的气动系数以及新月形覆冰四分裂导线在不同覆冰厚度下的气动系数,最后与风洞试验所测结果以及线性插值的结果对比。结果表明BP神经网络的预测结果与风洞试验结果拟合程度较线性插值结果好,相似度很高,BP神经网络预测方法具有可行性。

为研究Bang-Bang控制式鸭舵对旋转导弹气动特性的影响,在CFD软件中采用嵌套网格方法模拟导弹的旋转和鸭舵的偏转,对Bang-Bang控制式旋转导弹在不同攻角、马赫数和转速下的气动特性进行了数值模拟,得到了气动特性变化规律。研究表明,因鸭舵洗流方向的改变,耦合导弹自旋会导致弹体和尾翼的侧向力发生突变。通过与不控鸭舵的旋转导弹进行对比,采用Bang-Bang控制式鸭舵的旋转导弹的周期平均侧向力系数变小,周期平均法向力系数变大。由于侧向力的存在,导弹在一个周期内的合力会偏离竖直方听语音聊科研与作者互动向,合力偏离竖直方向的角度随着马赫数、自旋速率和攻角的增大而减小。