翼型气动性能的优劣影响着风力发电机的发电效率,研究影响叶片翼型气动性能的因素具有重要意义。本文采用数值方法计算了文献中NACA0012翼型在Re=10^6时的气动性能参数并与试验值比较,验证了数值方法的正确性。通过对相对厚度、相对弯度、雷诺数等影响翼型气动特性的参数进行研究,结果表明:相对厚度小的翼型在小攻角范围可以获得更好的气动性能;当攻角大于失速角12°后,相对厚度大的翼型的气动性能更佳。在0°~20°攻角范围内,相对弯度和雷诺数越大,翼型的气动性能越好。

针对3MW水平轴风力机,为了探究多载荷共同作用对风力机结构部件的影响效果,本文利用GH Bladed对3.2MW风力机进行仿真计算,通过探究气动载荷和地震作用对风力机结构受力特性的影响,证明了在风力机载荷计算中考虑地震作用的必要性。结果表明,当载荷共同作用时,结构载荷随着地震动加速度值增大而增大,说明结构载荷与地震动加速度值之间呈正相关性;相较于稳态风,湍流风变化的波动性会使结构的承受载荷增大。相关研究成果为风力机的结构优化设计和安全运行提供数据参考。

在自然进化的过程中,许多鸟类翅膀不断进化,其翅膀结构能够达到几乎静音飞行的效果,以此为参考,仿鸟类翅膀结构的降噪技术发展迅速。仿生降噪是减少声污染的一种有效手段,在航空、航天和机械制造等诸多行业应用广泛。为深入研究仿鸟类翅膀结构的降噪技术及其应用,全面了解国内外研究现状,本文以结构布置位置为划分依据,详细介绍了三种常见的降噪结构,并对其降噪效果进行详细分析。仿生降噪是突破结构设计瓶颈的有效方法,也是积极响应国家减少声污染,降低噪声号召的有利体现。

漂浮式风电机组浮式平台在风浪流耦合作用下存在六自由度运动,使风轮旋转平面内的气动力不均匀,导致风轮产生气动失谐。而风剪切使风电机组的失谐特性更加明显。文中使用计算流体力学方法(CFD)研究风剪切来流与平台纵摇运动分别对风电机组总体性能与叶片不同展向截面气动载荷的影响。结果表明纵摇运动使风电机组的总体性能发生波动,且随着幅值的增加而增加。风剪切0.2与0.3使风电机组总体气动性能增加,且随着风剪切系数的增加而增加。平台纵摇使截面气动载荷的波动从外叶展到内叶展逐渐增大,风剪切造成的截面气动载荷的波动从外叶展到内叶展逐渐减小。风剪切与幅值较低的纵摇运动对截面气动载荷的影响相当。

采用多目标遗传算法与类别形状函数变换(CST)方法相耦合的方法对翼型外形进行多目标优化设计,在攻角工作范围内,以实现高升阻比、低阻力为目标,最终得到一系列Pareto最优解集。采用指数混合函数法对优化后得到的翼型在尾缘处进行非对称加厚。通过求解二维雷诺平均纳维-斯托克斯方程(RANS)获得翼型的气动参数,结果显示优化后的翼型与原始翼型相比具有更优的压力分布,有效提高了升力系数,减小了阻力系数。优化翼型尾缘经过加厚处理后,所有攻角下的升力系数以及升阻比系数都得到了提高,流动情况进一步改善,涡心与失速点均有一定程度的后移,表明钝尾缘翼型具有比原始翼型和优化翼型更好的升阻力特性。

航空发动机的气动失稳问题一直是叶轮机气动热力学领域的研究热点。为达到扩大转子失速裕度的目的,本研究基于抑制前缘溢出流的观点,调整叶片相对位置,构造新型相间掠型转子,应用定常与非定常数值计算,分析改进后叶片的流动特征。在所研究的参数范围内,相间后掠0.002m叶片的失速裕度最大,达到了14.61%,而基础型叶片失速裕度只有6.69%。新型转子具有扩稳的效果。基于非定常结果推断由于叶片轴向位置不同步,相邻通道内叶尖泄漏流发展不一致,延缓了旋转失速的起始。

近年来,升力风扇技术在军民等各个领域展现出惊人的潜力和实用价值。以某双级对转升力风扇作为研究对象,采用NUMECA数值模拟软件对其在畸变来流条件下,不同流量系数工况下的气动性能及内部流场结构进行研究。结果表明设计转速比下,双级对转升力风扇径向畸变条件下气流角与均匀来流条件下分布基本相同;畸变来流条件下,近失速工况流动情况明显恶化,静子处的流动分离与转子处的叶尖泄漏现象加剧;混合畸变条件下,出口处全通道总压分布不均匀。

超临界二氧化碳(SCO2)布雷顿循环是一种极具发展前景的可用于核动力舰船的循环系统。离心压缩机是SCO2布雷顿循环的关键部件之一,具有体积小、效率高的优点。但二氧化碳临界点附近物理性质的剧烈变化导致压缩机的设计面临诸多挑战,目前针对核动力舰船使用的大流量系数SCO2压缩机的气动设计和分析还很少。本文采用双区模型方法对大流量系数SCO2压缩机进行气动设计,通过求解三维定常可压缩雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程对所设计的压缩机性能进行了计算。结果表明在设计工况下,SCO2压缩机的等熵效率为90.38%,总压比为2.97,并且在非设计工况下也具有较好的气动性能;三维数值模拟预测结果验证了大流量系数压缩机的气动设计和双区模型方法的有效性。研究工作对推动SCO2压缩机在舰船动力系统上的应用具有重要的参考价值。

基于CFD数值仿真优化设计方法,以某型高效离心通风机叶轮为研究对象,从气体流动机理出发,对前盘结构进行优化设计,旨在提高风机气动性能,降低风机气动噪声。结果表明,对该型离心通风机,通对对叶轮前盘优化,效率增加1.7%,全压增加2.1%,A计权声压级降低1.5dB(A)。通过样机制造及试验测试,优化后的机型全压效率为79.5%,A计权声压级为73.3dB(A),比A声级为7.6dB(A)。

重型燃气轮机中轴流压气机的进口导叶（IGV）系统中,液压油缸在变化的运动位移和负载条件下工作.液压油缸的内泄漏故障会导致IGV系统累积偏差超过限度,引发燃气发电机组跳闸.针对此故障,根据液压油缸一侧油腔的压力信号,提出了一种基于集合经验模态分解（EEMD）和希尔伯特变换（HT）的诊断方法.该方法先将压力信号通过EEMD方法分解成一系列固有模态函数（IMF）分量,然后应用HT方法对第一个IMF分量进行变换,获得瞬时幅值,最后得到瞬时幅值的绝对均值.通过IGV模拟实验台的实验证明,提出的诊断方法能够有效地检测液压油缸有无内泄漏发生,以及泄漏的程度.