翼型是风力机叶片的基本单元,对叶片性能有决定性作用。针对叶片结构的逆向建模和再设计研究,提出一种将翼型提取和设计意图结合到叶片逆向建模的方法。使用激光扫描仪提取叶片模型,在Geomagic Design X软件中处理叶片模型,通过叶片模型的坐标系对齐和截面轮廓的几何特征提取,测量出叶片厚度和弦长等参数,从而推导出叶片截面轮廓线的翼型型号。之后使用该翼型曲线表达式计算得出轮廓曲线经过的关键点,并以关键点位置为约束拟合得到叶片截面轮廓线,并建立其实体模型。通过体偏差检测可得,该方法能在满足公差要求的条件下,获得符合翼型特征与正向设计意图的CAD模型,验证了方法的可行性。

大型风力机设计对获取翼型更加全面、准确的动态载荷提出更高要求,研究翼型横摆振荡动态气动特性具有重要意义.借助"电子凸轮"技术和动态数据同步采集手段,针对翼型动态"掠效应"首次开展了横摆振荡风洞试验研究,研究表明:横摆振荡翼型的气动曲线存在明显迟滞效应,吸力面压力周期性波动是主要诱因,且随着振荡频率、初始迎角和振幅的增大,气动迟滞特性均增强;升力和压差阻力随横摆角变化的迟滞回线呈"W"形,俯仰力矩迟滞回线呈"M"形,升力差量迟滞回线呈"∞"形;负行程下翼型气动力相对于正行程下的更高,且负行程下翼型气动力随振荡频率的增大而略有增大,正行程下则明显减小;升力系数功率谱密度分布在振荡频率倍频处的能量集中的幅值随着振荡频率增大有增大趋势;吸力面1.2%和40%弦长处压力的滞回特性较强,是由于翼面剪切层涡和动态分离涡...

具有更宽速度域的优良的气动特性已经成为高超声速飞行器发展的必然趋势。因此,对于现代高超声速飞行器翼型的设计,需考虑宽速度域范围内的气动特性。采用基于RANS的CFD数值计算方法,开展了高超声速翼型的气动特性设计与研究,设计了两种具有更加优良的低速、跨声速气动特性的高超声速翼型。对这两种翼型进行了综合评估,并与基准翼型的气动力特性进行对比分析。研究结果表明,第一种优化翼型在跨声速状态下的升阻比达到97. 40,第二种优化翼型在低速状态下的最大升力达到0. 719,相比于基准翼型,两种优化翼型在低速和跨声速下的气动特性得到提高。

提出了一种基于深度学习的翼型气动系数预测方法,有效克服了以往方法依赖翼型设计参数以及算法复杂度随预测精度的提高呈指数级增长等缺点。首先,介绍了卷积神经网络(CNN)的基本原理、网络机构以及训练方法,给出了训练样本数、批量大小、批次数量、迭代次数、循环次数的关系;其次,设计了针对翼型图像处理的CNN结构,随机选择6000个样本对该网络进行了训练;最后,对561个翼型的法向力系数进行了预测,并与部分参数法方法的预测结果进行了比较。仿真结果表明,提出的图形化预测方法具有很高的预测精度。

舵翼气动特性直接影响采用舵机修正的制导弹药弹道修正和控制品质,在满足结构限制条件的基础上,一般要求舵翼具有较大的升阻比,且舵翼压心位置变化较小。本文利用ANSYS Fluent软件对几种典型翼型的舵翼结构进行气动仿真,得出不同翼型的舵翼气动特性,为制导弹药用舵机的翼型选型和舵翼设计提供依据。

为了研究间隙非线性对颤振特性的影响,本文采用基于非定常雷诺平均方程的非定常气动力求解方法,耦合结构运动方程建立了时域气动弹性分析系统,并运用该系统计算三自由度无间隙二元翼段构型的颤振速度。采用描述函数法对间隙问题进行处理,得到了间隙非线性所带来的极限环振荡现象,并分析亚跨音速阶段间隙大小对颤振特性的影响。通过研究预加载对颤振特性的影响,得出预加载能够减弱间隙非线性影响,有效提高系统颤振速度。

基于微型筒式共轴双旋翼飞行器,设计了一种圆弧形桨叶。将旋翼折叠后能够与飞行器共形,并很好的包裹机体形成一个整体的圆筒,既对机体形成了保护,又将为飞行器的使用和存放提供极大的便利。该桨叶内外壁都为圆筒状,可以通过对碳纤管进行切割得到。首先设计共形桨叶翼型,并与传统NACA0012翼型进行比较,然后根据飞行器特点求解最优化翼展,最后对整个旋翼进行弦长优化。整个设计兼顾了结构特性、气动特性和工程实际,在验证阶段通过CFD流体仿真和实物测试,验证了设计的合理性以及该桨叶的良好性能,这种旋翼的加工方式简单,性能优越,具有很大的理论和工程价值。

提出改善翼型气动特性的方法，可用于提升农用小型水平轴风力机的功率。使用计算流体力学的方法进行研究，选取风力机专用翼型DU91-W2-250建立二维前缘射流数值模型，采用适合外流场计算与混合流动的两方程湍流模型SST k-ω研究非定常与定常射流情形下翼型的气动性能。射流动量系数C_μ在0.004~0.025的范围区间内前者比后者有8.84%~67.88%的升力系数增量提升，但升力系数存在明显周期波动;非定常射流升力响应时间要明显长于定常射流升力响应时间，随Cμ上升前者增加22~365 ms的延迟，呈现非线性趋势，后者增加8~48 ms的延迟，呈现线性趋势。对流场定性分析指出，非定常射流对气流扰动作用更明显，翼型吸力面气流流动呈现周期特性;定常射流持续向翼型吸力面注入能量，升力系数增量维持比较稳定，在相同Cμ下前者大攻角气流分离抑制能力要高于后者...

翼型是风力机叶片的核心要素。应用FLUENT软件对大型风力机叶片的翼型进行气动特性分析，将计算结果与试验结果进行对比，验证并修正软件模型和相关参数。所采用的方法可以应用于其它翼型的气动特性分析。

采用滑移网格技术对不同参数下的小型垂直轴叶轮瞬态流场进行了数值计算，着重研究了不同安装角、翼型、叶片弦长、叶4数对叶轮功率的影响，得出不同转速下使叶轮获得最大功率的最佳翼型、叶片安装角、弦长和叶片教，并通过吹风实验验证了最佳叶片数和最佳弦长时的垂直轴风力机具有较优的气动性能。