针对直升机配平问题,基于CFD/CSD松耦合策略建立了计入旋翼气弹效应的配平分析方法。旋翼桨叶CSD求解器与旋翼CFD求解器以桨叶弹性轴和变距轴线为媒介,通过线性插值方法交换气动载荷和响应数据。CFD模块和CSD模块在时域内推进,旋翼每旋转一圈交互一次数据,以CFD模块计算的气动力来修正配平计算中气弹分析的气动力输入,直到配平量和CFD气动力在迭代过程中不再变化,即得到耦合配平解。以SA349/2"小羚羊"直升机小速度前飞状态为算例,计算表明所提方法收敛迅速、稳定性良好,计算结果与飞行实测值的对比分析验证了方法的有效性,对桨叶气动力曲线及桨涡干扰等现象具有很好的捕捉能力。

光电吊舱常安装于飞机腹部或机翼下方,用于开展导航和搜索瞄准等工作。针对某型光电吊舱,通过有限元软件建立其高精度复杂模型并施加等同于真实飞行环境下的载荷条件及边界条件,选取临近飞行包线的严重挂飞工况对吊舱整体及关键承力部位进行应力应变分析,并对主承力部件进行强度校核。计算结果表明,吊舱整体在惯性载荷和气动载荷共同作用下结构传力合理,关键部件的剩余强度系数均大于1.5倍的安全系数,能够满足强度要求。

高速列车在明线交会时,形成的瞬态气动载荷剧烈地作用于车体,严重影响了车辆运行的横向稳定。被动控制或天棚阻尼半主动控制都无法有效地减小列车交会时的横向振动。建立了气动载荷激扰下的单节列车横向振动模型,并进行了仿真。根据仿真结果,会车气动载荷引起的车体横向振动加速度主要分布在(4~11)Hz频带内,且气动载荷激扰使得车辆运行的横向平稳性急剧恶化。为了提高车辆在气动载荷激励下的平稳性,设计了一种用于保证列车横向平稳性的模糊自适应PID主动控制方案,并通过仿真分析该方案用于控制列车交会时横向平稳性的效果。结果表明,模糊自适应PID主动控制使交会气动载荷激扰下的车体横向振动加速度的峰值减小29.44%,均方根值减小37.02%,车辆运行的横向平稳性提升12.82%。

建立高架桥和城际动车组的三维模型,应用ANSYS ICEM软件生成结构网格,采用RANS湍流方程开展定常计算以及大涡模拟进行非定常计算,得到车体表面压力时程曲线。通过风洞试验验证数值计算的网格模型和仿真算法。耦合车速和风速,计算高架运行的城际动车组车体气动载荷。研究结果表明:无横风时,动车组头车阻力最大,与速度的二次方成正比;有横风时,尾车阻力最大。车速在80 km/h至200 km/h范围,风速为10 m/s至60 m/s范围时,相同车速和风速下,动车组头车的侧向力、升力和倾覆力矩最大,中间车次之,尾车最小;横风风速对车体气动载荷的影响敏感度大于运行车速。

直升机着舰流场复杂多变,严重影响着旋翼的气动环境,进而影响直升机着舰安全。本文基于计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)技术建立了一个直升机动态着舰的数值模拟方法,并以此研究直升机着舰过程中的气动载荷变化。该方法以N-S方程作为控制方程,并选取k-ω湍流模型来提高对涡流场的捕捉精度,采用动量源方法模拟旋翼。应用所建立的方法,着重分析了直升机侧弦进场、垂直降落过程中的耦合流场特征和气动载荷变化。结果表明:直升机侧弦进场时旋翼会与甲板舷涡以及舰船艉部的涡回流区发生较强的涡干扰,导致拉力显著降低,在舰面效应的影响下易产生一个附加的滚转力矩,影响直升机姿态稳定;垂直降落时在上述干扰的综合作用下,旋翼拉力呈现出先减小、后增大的特点,各气动载荷在接近甲板时会出现剧烈的波动,加大了着舰风险。

为研究动静干涉下轴向间距和尾缘锯齿结构对低压涡轮叶片非定常气动载荷的控制作用,对高效节能发动机(energy efficient engine,简称E3)低压涡轮最后一级的内部流场进行了数值仿真,研究了不同轴向间距和静叶尾缘锯齿结构两种情况下,下游动叶表面非定常气动载荷的变化规律。研究发现:增大轴向间距可以加强尾迹与主流的掺混,消除气流不均匀性,削弱下游动叶表面的非定常气动载荷;静叶采用尾缘锯齿结构不仅可以加强尾迹与主流的掺混,同时还会改变尾缘处的涡结构,对下游动叶前缘产生破坏性干涉效应,使其最大载荷波动降低约30%,减少静叶尾迹速度亏损75.7m/s,还能适当提升涡轮的流通能力和时均效率。与采用直尾缘静叶的模型相比,采用锯齿尾缘静叶不仅能大幅度地改善涡轮的转静干涉效应和气动性能,还能在不影响涡轮效率的前提下,将涡轮轴向间距缩...

采用耦合J-B模型的IDDES模型与双时间步LU-SGS方法开展炮塔非稳态气动载荷的数值仿真研究。炮塔流动会发生分离,天顶位置的分离角大于90°;当流动绕过炮塔时,形成马蹄涡、脱落涡街等非稳态流场结构,导致气动载荷也具有非稳态特性;炮塔顶点的脉动静压功率谱在1.6~40.0 kHz进入各向同性均匀湍流的惯性子区,基本满足Kolmogrov的-5/3定律;气动力以阻力为主,横向力的脉动幅值大,气动力矩则以俯仰力矩为主,滚转力矩的脉动幅值大,偏航力矩可以忽略不计;气动力和力矩的功率谱主要集中在1 kHz以下,存在多个尖峰频率,主频约为230 Hz (斯特劳哈尔数为0.15)。在ATP系统设计之初,需要考虑光学炮塔所受气动载荷的非稳态特性,并规避尖峰频率尤其是主频的谐振破坏问题。

针对中国标准动车组以350 km·h^-1速度通过隧道,采用一维非定常可压缩不等熵流动模型和广义黎曼变量特征线法,在验证源代码程序合理和准确的基础上,对比单列车通过和2列车等速中央交会时隧道中央测点的压力变化、隧道空间和全时间区域内的压力场分布图、列车离开隧道后压力波传播规律,并获得洞内各测点的最大正负压和最大压力峰峰值。在此基础上,研究隧道长度、阻塞比、编组辆数和列车速度对隧道内压力的影响特性。结果表明:隧道交会压力波与列车驶入驶出隧道诱发的压缩波和膨胀波的反射及叠加密切相关,且隧道交会压力波随阻塞比、编组辆数和列车速度的增大而增大;2列车等速隧道中央交会处的压力最值明显大于隧道内其他位置,是洞口附近位置的2.0~2.7倍;隧道长度为1.0,2.5,5.0和10.0 km时,列车速度为400 km·h^-1时隧道内最大压力峰峰值是其...

为了研究半潜式垂直轴浮式风机纵荡运动对风机气动载荷的影响,本文建立了5MW浮式风机、平台、系泊系统全非线性耦合的计算模型,采用流体固体交互方法和重叠网格技术对风浪双激励下平台纵荡运动时的风机气动载荷进行分析,研究了不同速比下纵荡运动对转矩系数、叶片推力系数、能量利用率的变化规律,并与相同速比下陆地垂直轴风机进行比较。结果表明:高速比下平台以较高纵荡均值做高频小幅振荡;回复运动时转矩系数大于正向运动时转矩系数;能量利用率系数在中低速比时大于陆地风机;叶片推力系数和转矩系数变化趋势相同。本文的研究结论对于分析浮式风力机叶片载荷和估算深远海风场年发电量具有理论指导意义。

介绍了一种端锁气缸及其在动车组自动前端开闭机构中的应用,对开闭机构正常工作状态下端锁气缸进行仿真计算,并通过静载试验,验证了端锁气缸锁闭的可靠性。