为改善基于风洞试验的桥梁断面气动外形优化方法所固有的人力物力耗费、搜索范围有限等缺点,提出了一套基于数值计算和数学策略的主梁气动外形优化方法。选取断面下腹板倾角和梁高作为设计变量,以计算流体力学(CFD)模拟和颤振时域法作为数值计算手段替代风洞试验,将试验设计、蚁群混合遗传算法与Kriging代理模型作为协同数学策略替代试错法,探索优化了苏通长江大桥流线型箱梁断面颤振性能最佳的参数匹配方案。结果显示,设计域内最优断面颤振临界风速比原型断面提高8%,下腹板倾角相比梁高对颤振性能影响更大,且存在交互作用。主梁断面气动外形数值优化方法能够较好地取代风洞试验进行外形寻优,研究对以后大跨度桥梁断面选型具有借鉴意义。

某型飞机机身前部传感器安装底座为斜置圆柱形,其轴线平行于水平面,与飞机对称面呈45°向前,布置位置靠近休息舱。飞行过程中,休息舱内有类似击鼓声的低频异响。通过机上测量、有/无传感器底座试飞验证、CFD计算分析,确认传感器安装底座处气流分离严重,流固耦合引起的壁板结构振动为产生异响的主要原因。本文对安装底座外形进行了减振降噪优化设计,采用CFD方法对优化方案的非定常气动特性进行了计算。计算及分析表明,切尖刀型安装底座整流效果最好、产生的非定常脉动力幅值较小,能够一定程度上减弱异响问题。

前弯清扫车用离心风机以体积小、吸力大、质量轻等特点为清扫车装备公司所青睐,但也存在着噪声大、高频噪声贡献大、刺耳等问题成为行业的痛点。在不改变气动性能、总体安装尺寸的前提下,如何降低风机声压级和高频噪声贡献,也成为了行业的难点。本文通过对原型机的模拟计算及实验数据对比,验证计算的可靠性。采用倾斜蜗舌优化方案,分析了倾斜蜗舌对清扫车风机流场特性、噪声特性的影响,研究表明倾斜蜗舌可降低前倾式风机的声压级和高频噪声贡献,清扫车风机的声压级降低了7.3dB,改善了噪声频谱特性,为清扫车风机噪声优化提供一定的技术支持。

高精度可变形机翼气动弹性分析通常采用计算流体力学(CFD)方法计算非定常气动力,然而CFD计算量大、耗时多,不便于开展气动弹性分析。本文提出一种基于气动力降阶模型的柔性后缘可变形机翼气动弹性分析方法,在保证计算精度的同时,大幅提高气动弹性分析效率。基于带外输入的自回归气动降阶分析方法建立柔性后缘可变形机翼气动力状态空间模型,与结构状态空间模型相耦合,得到整个柔性后缘可变形机翼气动弹性系统的状态空间模型,用于计算柔性后缘可变形机翼的颤振特性和阵风响应。研究结果表明,随着后缘偏角的增大,颤振马赫数相比无偏角情况有一定的提高。

翼型的气动性能数值模拟是翼型气动性能分析和气动优化设计的重要基础。研究表明翼型气动力系数和流场的计算精度受计算网格的影响很大。针对网格划分方法,运用流体力学软件Fluent进行翼型的气动性能数值模拟,研究对翼型流场及气动特性计算结果影响显著的计算网格关键参数。并进行进一步研究,得到具体因素对升力系数计算值准确性的具体影响。

CFD——计算流体力学,是近代流体力学,数值数学和计算机科学三门学科的综合,以计算机为主要媒介,采用各种离散化的数学方法,对流体力学领域内的相关问题进行计算机模拟、数值实验和分析研究,以解决各种实际问题。利用CFD技术对离心压缩机级的三维复杂流动进行研究,可以为性能优化提供参考,减少对试验数据和工程经验的依赖。本文使用NUMECA软件对LNG压缩机的一、二段首级叶轮进行优化处理,并对影响转子刚度的参数进行分析,从提高效率和增强转子刚度出发开发适合LNG压缩机的新型高效压缩机模型级。

海上风力发电场在世界范围内日益普及,由于对较高风能的需求和近海海域场地限制,风电开发逐渐向深海海域迈进,半潜浮式风机相较于固定式风机能够更好应对深海海域复杂的海况。本文基于CFD软件STAR-CCM+,采用计算流体力学方法和动态重叠网格技术,对粘性流体中的半潜浮式风机系统进行数值模拟。为了验证该软件数值模拟的准确性,本文首先对风机的气动力性能和浮式平台的水动力性能进行了计算,并与试验结果进行对比;然后建立了三维粘性数值波浪水池模型,选用10 MW半潜浮式风机系统,结合Catenary Coupling准静态系泊模块搭建风机—平台—锚泊耦合的多体运动模型;最后采用Navier-Stokes(NS)求解器,选取模型计算不同风机叶轮俯仰角度下海上浮式风机系统的运动响应及锚链载荷等。计算结果表明风机叶轮俯仰角度的改变对风机功率的影响明显,对推力的影...

针对车用液力变矩器复杂动态过程中工作相位随时发生转换,不能及时判断相应流场结构的改变,难以对瞬时流场特性进行准确仿真的问题,基于传统变矩器CFD流道模型和导轮空转无叶片模型,建立了液力变矩器混合流道CFD仿真模型。该仿真模型可以自动识别变矩器变矩、偶合和功率反传等工作相位及其相位转换过程,并根据导轮是否空转自动选择相应流道模型。对某变矩器进行了一系列稳态通用特性和动态特性的仿真与试验研究,对比结果表明,液力变矩器混合流道CFD仿真方法对变矩器稳态和动态特性仿真精度较高,有效解决了变矩器复杂动态过程难以快速实时仿真的问题,具有一定的工程实际意义。

根据纯水液压锥阀的结构特点,在GAMB IT软件中建立纯水液压锥阀模型,并在FLUENT软件中进行求解计算,研究纯水液压锥阀气穴流场。仿真结果表明,锥阀内部气穴发生的位置和程度与压力的分布有直接关系。研究结果对于纯水液压锥阀的气穴控制有一定的理论和实用价值。

为了研究二级节流结构在水压锥阀中的抗气蚀特性,首先从理论上进行分析,然后通过CFD软件,对不同锥角二级节流锥阀的三维流道进行气穴流场的数值模拟计算。通过仿真计算,得到相应的压力分布云图和气体体积百分比分布。分析压力分布对气体体积数的影响,并将结果与一级节流进行对比分析,采用二级节流使得节流口进出口压降减小,经过阀口的最低压力升高,气体体积百分数明显降低;在开度为0.4mm、阀芯半锥角为30°时,没有产生气泡,直接抑制气蚀的产生。因此,二级节流结构能够有效地减轻水压锥阀的气蚀现象。