为了提高H型风轮的自启动性能,探索性地设计了一种仅有前缘和一个翼面的新颖翼型,并对采用该翼型的H型风轮进行风洞试验,分别测试了H型风轮在多个风速下的空载启动性能和功率输出特性,分析了雷诺数效应及翼型对于不同实度风轮的适用性.结果表明:采用新颖翼型的H型风轮能够低风速启动,具有较好的启动性能,该翼型对于提高大实度风轮的启动性能尤其明显;采用该翼型的大实度风轮以阻力为主要驱动力,本质上属于阻力型风力机,然而具有较高的风能利用系数.综合启动性能和功率输出特性,文中设计的翼型适用于大实度H型风轮.

在限定直径下对某吸油烟机用多翼离心风机的单圆弧叶片进行双圆弧改型,研究了加、减速2种双圆弧叶型对风机性能的影响,并对单双圆弧叶型各自的性能优势展开对比分析.通过计算流体力学数值预测不同叶型方案的整机风压及效率,确定单圆弧叶片进口安装角的最佳取值区间应在最小冲击损失设计的基础上预设20.0°~30.0°冲角,而综合风机压力和效率,单圆弧叶片出口安装角的最佳取值为165.0°~173.0°.对于进口安装角匹配不佳的单圆弧叶片,采用减速型双圆弧叶片可同时提高风机压力和效率;但对于已经优选过的单圆弧叶型,则反而需向加速型双圆弧改型,风机压力小幅度提高但效率稍有降低.对比同叶片进出口角的单圆弧叶片,加速型双圆弧叶片做功重心前移的同时,吸力面二次分离得到抑制;其叶道更难被蜗舌回流贯穿,有利于风机小流量工况下的气动性能.

以NH1500三叶片上风向型水平轴风力机为研究对象,基于CFD方法分析了风剪切来流下塔影效应对风力机叶片与风轮的气动载荷、空间流场的影响.结果表明对于风剪切条件下有/无塔架的2种模型,叶片表面压力分布的差异主要体现在前缘和吸力面;在1个旋转周期内,有塔模型的载荷波动幅值大于无塔的风轮模型,风轮的载荷波动幅值相对于单支叶片的较小;方位角150°~210°的时域为塔架模型的塔影中心区;塔影效应是导致风力机输出功率周期性波动的主要因素;塔架模型在叶片相位角180°时刻较无塔的风轮模型流场结构更为复杂;当叶片经过塔架时,流动分离点发生偏移,引起塔架两侧速度不对称.该研究结果为进一步研究塔影效应对风力机气动特性和空间流场的影响提供了一定参考.

为了研究高速直升机的动力推进装置,基于螺旋桨片条理论和环量优化设计理论对高速直升机尾推螺旋桨进行了气动优化设计和气动性能计算.在设计过程中,以高速飞行工况(H=2000 m,v=400 km/h)为设计点,完成了一款直径D=2.5 m高速直升机尾推螺旋桨的气动方案,给出了螺旋桨桨叶最优环量、弦长以及扭转角分布.基于采用片条理论计算了在不同工况下螺旋桨的气动性能,结果表明该螺旋桨在较宽的前进比范围内均能保持较高效率(η=0.80~0.85).同时采用CFD数值模拟方法完成了2个典型状态点(静止状态v=0 km/h、高速状态v=400 km/h)的气动性能分析,获取了螺旋桨气动性能参数和流场信息,其中数值计算的拉力系数和效率值与理论计算值相差1%~2%,从而验证了复合式高速直升机尾推螺旋桨气动设计方案可靠性.

为了改善直线翼垂直轴风力机的气动特性,通过在风力机外部安装平板型导流板,用以改变来流方向,改善叶片周围流动情况,从而提升风力机的气动特性.以采用NACA0018翼型的4叶片小型直线翼垂直轴风力机为对象,在风力机外部均匀安装了6枚平板型导流板,采用二次正交旋转设计方法,对导流板的宽度、角度和与风力机距离进行研究.以平均静态力矩为指标,通过数值模拟研究得到一组最优的导流板结构参数,并对静态流场进行了分析.根据数值模拟得到的最优导流板结构参数,制作了导流板及风力机模型,进行了风洞试验.结果表明导流板的安装有效提升了直线翼垂直轴风力机的启动性能和气动性能.在10 m/s风速下,与无导流板的风力机相比,有导流板的风力机最大静力矩系数提升了35.6%,功率系数提升了39.5%.结论可为采用导流板来提升风力机性能的研究提供有益的参...

以小型水平轴风力机为研究对象,基于三维数字散斑相关法(3D-DSCM,3D digital speckle correlation method)对风力机叶片进行了切应变测量.试验主要解决了风力机叶片在高速旋转和高频振动下叶片表面微小形变产生应变难以测量的问题;试验采用高帧率数字散斑法,利用帧率为340帧的相机连续采集叶片运动照片,能得到0.0029 s内叶片位移变化情况,通过位移变化可计算出其应变.测量可靠性高结果表明叶片结构应变集中区域为距离叶根半径0.7 R处,其应变值超过其他位置9.5%~19.3%;随着离心力载荷、气动力载荷增大,叶片应变都增大,而离心力载荷是引起叶片应变增大的主要因素;叶轮发生共振时,共振策动效应使叶片产生交变应变,其交变循环规律恶化、应变幅值成倍增加;另外,共振策动力在叶根部位产生振源效应,引起叶片应变沿弦展方向逐渐增大.

为解决外啮合齿轮泵侧隙的现有选用方法误差较大的问题,在分析齿侧间隙组合卸荷槽对缓解困油压力的影响及对侧隙要求的基础上,通过困油容积及其变化率和困油区内卸荷槽口和侧隙处的两种主要泄漏量计算,根据困油的体积弹性模量,建立了困油分析的简易模型,并由困油压力最大峰值的仿真计算,给出了侧隙的精确计算方法,最后就工况参数的影响结果与现有文献的试验结果进行对比分析.结果表明所建立的困油模型和侧隙计算方法是可靠的,在侧隙计算中可以忽略困油中含气的影响,出口压力对侧隙计算的影响不大,但是转速的影响较大.在最小卸荷槽间距配小侧隙和最大卸荷槽间距配大侧隙的两种卸荷组合中,应优先采用最小卸荷槽间距配小侧隙的卸荷组合.侧隙的精确计算为外啮合齿轮泵的设计提供了一种新的方法,具有一定的工程应用价值.

为了研究侧风对螺旋桨气动性能的影响，基于滑移网格技术，使用CFD软件求解非定常不可压流动的N-S方程和S-A湍流模型，数值模拟不同侧风倾角下螺旋桨的气动特性.数值计算结果表明:在侧风条件下，螺旋桨的瞬时气动力，包括拉力、侧向力和扭矩，在旋转一周的过程中呈现周期性非定常变化，并且这种周期性变化随侧风倾角的增大更加明显.将一个周期内的瞬时气动力时均化处理得到时均气动力，时均的拉力、侧向力、扭矩以及效率均随倾角的增大而增大，由于拉力的增加幅度大于扭矩的增加幅度，螺旋桨时均效率从0°倾角的54.3%增加到30°倾角的64.3%.通过分析桨叶表面压力分布得出，螺旋桨桨叶迎风面和背风面的共同作用导致螺旋桨气动力的非定常变化，在螺旋桨旋转过程中，迎风面压力增大和背风面吸力增大导致气动力增大，迎风面压力减小和...

基于双向流固耦合方法对核主泵内流场和结构场进行联合求解，研究流固耦合作用下核主泵叶轮的力学特性，分析经流固耦合作用后叶轮总体、叶片进出口边及叶根在各流量下的应力及变形分布.研究结果表明流固耦合作用对核主泵外特性有一定影响且耦合后结果更接近试验值;随着流量的增加，叶轮前盖板处应力分布均匀性有所降低，而叶轮的最大等效应力均发生在叶轮叶片出口边与叶轮前盖板交界处，在交变载荷的作用下容易产生疲劳破坏.叶轮的最大的变形发生在叶轮叶片出水边的中部，叶轮的最大变形量随着流量的增加而增大.叶根的进出口边处易出现应力集中现象，说明叶片进出口边对液流的压力载荷及动静干涉作用极为敏感，在叶轮水力及结构设计时应予以足够重视.研究结果为核主泵以后的性能分析、叶轮的结构设计、维护和检修提供了...

为提高轴向柱塞泵滑靴工作可靠性,在充分考虑润滑流体在滑靴副间隙中流动特性的基础上,基于液压液阻原理提出等效液阻高度、构建流量模型,运用有限体积法对滑靴副油膜压力分布进行计算.从油膜挤压效应、供油压力、卷吸速度和油膜形状等方面对压力分布特性的影响进行分析,深入探讨了润滑油膜压力分布影响因素及变化规律.计算实例表明:在当前的数值计算方法下,动压和静压作用相对独立,相互影响较小;挤压效应对动压力影响显著;供油压力直接影响中心油腔压力,对动压几乎没有影响;卷吸速度对压力分布影响显著,不同的卷吸速度方向不但对动压力最大值影响很大,在膜厚较小区域压力分布呈现差异明显的变化规律,甚至在最大倾斜角附近会出现负压;油膜动压效应对中心膜厚和最大倾斜角非常敏感,在一定程度上,与中心膜厚相比,油膜动压效应对...