冲压空气涡轮(RAT)是飞机应急能源系统的能量提取部件,涡轮叶片设计和气动性能研究是实现风能高效利用的关键。针对某型飞机应急能源系统的功率需求,依据叶素-动量理论设计RAT叶片,采用计算流体力学(CFD)方法以多重旋转坐标系(MRF)模型模拟可变桨距RAT全三维混合流场,研究涡轮输出功率和风能利用系数随来流速度和飞行高度变化特性,分析涡轮叶片上流体压力和流速分布特点。结果表明:RAT输出功率和风能利用系数随来流速度和桨距角而变化,飞行包线内不同飞行高度下RAT具有不同的动力性能;通过调整桨距角可以实现RAT的恒功率输出;整个流场流动状况比较理想,但仍有改进空间。

简要阐述了复合材料叶片的发展状态、通用的片条理论和翼型的数值模拟方法等内容。运用二维流场分析的方法,对典型翼型截面的各个不同状态进行处理,得到不同状态下的应力云图和速度云图。根据各种状态下的受力情况及气体流速分布,重点探讨并推导出气动性修复原则的适用区域和基本要求,并且对复合材料叶片的修复原则前景进行了展望。

提出了基于二次函数环量分配的液力变矩器叶片设计方法,并给出了应用实例。计算液力变矩器流道过流断面面积及建立三维实体模型后,与传统的等环量分配叶片设计法相比,在同等叶片加厚条件下,新方法设计出的叶形更合理,流道过流面积变化更为平缓。应用CFD软件计算了用2种方法设计叶片的液力变矩器的三维流场,基于三维流场数值解计算出液力变矩器的特性,并与传统设计方法设计的变矩器特性进行了对比分析。

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.

提出了基于二次函数环量分配的液力变矩器叶片设计方法,并给出了应用实例。计算液力变矩器流道过流断面面积及建立三维实体模型后,与传统的等环量分配叶片设计法相比,在同等叶片加厚条件下,新方法设计出的叶形更合理,流道过流面积变化更为平缓。应用CFD软件计算了用2种方法设计叶片的液力变矩器的三维流场,基于三维流场数值解计算出液力变矩器的特性,并与传统设计方法设计的变矩器特性进行了对比分析。

叶片的设计工作一直都是液力变矩器设计的重点和难点。本文通过对冲压型泵轮叶片反求后的数据进行计算、分析,得到泵轮叶形骨线的数学表达式,从而为设计出合理的叶片形状提供了理论依据,减小对经验参数和经验公式的依赖。

主要讨论在汽轮机高中压缸模块的叶片和设计工具方面的最新成果。阐述这些叶片技术和设计工具的主要特点,并且探讨一些典型的设计范例。

液力变矩器具有良好的动力性和经济性,广泛应用于叶片的设计中,是液力变矩器设计的关键,直接影响液力变矩器的性能.叶片设计采用的方法有三种：基形设计、统计设计及基于流场理论设计.前两种都是根据现有的液力变矩器进行改进设计,而基于流场理论的设计对于叶片理论方面的发展具有重要意义.文中基于MATLAB几何方式推导循环圆及流线方程,并据此对叶片进行设计研究.

根据新型发动机对YJ350液力变矩器的匹配要求，对其进行改进。首先，修改循环圆参数，适当减小直径比和形状系数；其次，综合考虑叶片进出口角度对性能影响，对叶片进出口角度进行改进；最后采用基于二次函数环量分配的设计方法设计叶片。对新型YJ350液力变矩器三维流动进行数值模拟，得到内部流动速度与压力数值解，基于流场数值解预测其性能。将新型YJ350液力变矩器预测性能与原变矩器性能进行对比，结果表明改进后的液力变矩器满足新的匹配要求且性能明显提高。

基于Wilson法，用美国可再生能源实验室开发的s系列新翼型S833、S834、S835和三者的组合翼型来设计叶片，不同翼型连接处采用MATLAB程序语言的样条差值和曲线拟合法进行过渡修正，以满足气动连续性要求。在叶片设计基础上，分别计算了单翼型和复合翼型叶片的气动性能；利用有限元分析软件ANSYS建立了风轮的三维实体模型。结果表明：复合翼型叶片在较宽尖速比范围内比其它几种单翼型叶片的功率系数大，利用ANSYS软件建立的风轮实体三维模型，为风轮的结构动态及载荷等问题的进一步分析提供了技术基础。