民用飞机增升构型前缘下垂参数影响分析
采用计算流体力学方法,针对基于典型二维多段翼型NACA0410设计的带前缘下垂构型的多段翼型进行数值模拟,研究了前缘下垂四种参数对多段翼升力特性的影响。在所研究的范围内,结果表明1)在线性段,弦长增加与偏度增大对线性升力均有负面影响,但转轴高度与尾缘夹角对线性升力几乎没有影响;2)在近失速及失速段,弦长增加与尾缘夹角的提升,可明显提升升力;下垂偏度增加,以26°为界,小于该角度可提升升力,但大于该角度后,影响不再明显;随转轴高度下降,升力出现一定提升,但到2 mm后反而有所下降;前缘下垂尾缘夹角增大,可提升近失速段升力;3)四参数对升力影响主要体现在头部两段吸力峰的消长,设计中需综合考虑吸力峰特征,并加以应用。
嵌套网格技术在悬索桥扁平钢箱梁气动参数识别中的应用
为对比研究嵌套网格模拟结果与传统网格模拟结果间的差异,分别采用传统网格方法和嵌套网格方法开展了扁平钢箱梁气动特性参数识别研究.首先,基于理想平板模型,将2种网格的三分力系数和颤振导数识别结果与理论值进行对比,验证了数值模拟方法的准确性.其次,分别基于2种网格建立了某大跨度悬索桥主梁断面模型,开展气动参数识别,并对比2种模型结果.结果表明采用嵌套网格数值模拟得到的理想平板三分力系数和颤振导数均与理论值吻合良好;基于嵌套网格方法可有效识别扁平钢箱梁断面的静力三分力系数和颤振导数;嵌套网格方法可以降低不同风攻角工况下的网格划分工作量,有效解决网格畸变过大的问题.
倾斜导叶对斜流风机性能影响的数值模拟研究
为提升斜流风机的气动性能,对斜流风机采用了倾斜导叶设计,并利用流体径向压力梯度对其壁面流体堆积的改善作用进行理论分析。对5种不同倾斜角度的斜流风机导叶进行了数值模拟研究,获得了斜流风机内部流场和气动性能曲线。并依据径向速度和轴向速度分布特征,从流体流通性和能量损失的角度分析了流场结构随导叶倾斜角度的变化规律,验证了理论分析结果。研究结果表明导叶倾斜引起的径向速度值越接近于0、分布越均匀,且端壁区轴向速度越高、低速区覆盖面积越小,越有利于提升斜流风机气动性能;导叶前倾可提升斜流风机全流量区间(0~1400 m3/h)的全压,其中,前倾20°时在设计工况(1200 m3/s)下提升全压效率约2%;后倾导叶作用相反。研究结果对于风机叶片改型设计的气动性能改善方法具有较好的指导意义。
全隧道高速市域动车组气动外形优化研究
受限于城市空间,市域动车组往往存在较长的高阻塞比隧道运行区间。随着城市轨道交通运营速度等级的提高,匹配较高速度等级与隧道运行高阻塞比的外形优化减阻技术亟待展开。采用三维稳态、可压缩雷诺时均N-S方程和SST k-w双方程湍流模型,研究不同头型市域动车组列车在无限长高阻塞比隧道内以200 km/h运行时的气动阻力分布情况,并提出合理的优化头型选型方案。所选数值方法通过风洞试验验证了其准确性。研究结果表明对于在高阻塞比隧道中运行的市域列车,尾车表面负压较大,列车阻力分布整体呈现尾大头小,各节车厢阻力系数分布为尾车>头车>中间车1>中间车2,分别占比约50%,26%,14%和10%。采用的头型方案中,方案3的气动阻力性能最优,相对于原方案其气动阻力降低7%。列车头型的变化对顶部气流影响较小,而底部排障器的导流设计对底部转向架区域...
特高压钢管输电塔气动力特性的CFD数值模拟
采用CFD(计算流体力学)数值模拟方法研究了特高压圆管输电塔的气动力特性。基于SOLIDWORKS和ICEM软件建立了输电塔整塔的精细化CFD数值模型,采用基于RANS的SST k-ω湍流模型模拟输电塔周围的空气流动,重点分析了不同风速和风向角下输电塔各塔段的气动力系数,并将数值计算得到的各塔段阻力系数与国内外规范值进行了详细对比分析。研究结果表明输电塔最高处的参考风速对气动力系数的影响很小;大部分塔身的阻力系数值关于风向角45°呈现对称状态;在45°~90°风向角内,阻力系数随着风向角的变化呈先减小后增大趋势,在60°达到最小值;塔身的升力系数几乎为0;数值模拟得到的大部分塔段(除塔腿及其相邻段)的阻力系数大于规范取值。
无人帆船的翼帆气动性能研究
为了促进无人帆船在海洋调查等方面的应用,对一种无人帆船的刚性翼帆进行了气动性能研究。首先,对翼帆模型进行参数化建模,运用Fluent软件的SST模型对其进行CFD分析,得出襟翼位置、展弦比、锥度比和倾斜角对翼帆气动性能的影响规律。其襟翼距离主帆较近时会减小翼帆的升力系数,襟翼上下位置对翼帆的升力系数不产生影响;主帆采用大展弦比会提高翼帆气动性能,其次,采用锥形主帆,当锥度比τ=0.45时,可以降低主帆重心和根部的弯曲载荷,同时翼帆仍具有较好的气动性能;随着主帆倾斜角度的增加,翼帆气动中心降低、升力系数减小。
吸尘装置颗粒物冲蚀磨损特性数值分析
为探究道路除尘装备吸尘装置作业时受颗粒物冲蚀磨损特性,采用计算流体动力学(CFD)方法和离散相模型(DPM),研究气固两相流作用下颗粒对其磨损特性。结果表明颗粒物对内隔板、管路和四周隔板均产生不同程度磨损,其中壁面最大冲蚀磨损率出现在吸尘腔左侧。气固两相流冲蚀率计算中,Genenic算法准确性较高,而Finnie算法计算的冲蚀率最大值和平均值均偏低,McLaury和Oka算法计算的冲蚀率波动幅度较大。针对冲蚀磨损最严重的吸尘管,提出增加其上下径比的改进方案。优化后,吸尘管路最大和平均冲蚀磨损率均实现降低,抗冲蚀效果实现提升。