采用二维非定常不可压缩雷诺平均N-S方程结合RNG k-ε湍流模型,模拟分析了TSI (Technical Specifications for Interoperability)阵风以?5?^+5?攻角作用下箱梁断面的气动力及流场特性。TSI阵风作用过程中,箱梁断面的气动力总体上围绕准定常假设的气动力做小幅波动,但较大风攻角时箱梁断面的气动力波动幅度较大。分析探讨了箱梁断面的阻力系数跳跃现象、升力系数变化滞后于TSI阵风风速变化、流场静压分布的顺压和逆压梯度特性等。

本文通过改变叶片两种凹坑的排列方式,采用大涡模拟(LES)方法探究相对长度和排列方式对叶片的气动特性的影响,声场上采用LMS Virtual.lab直接边界元法研究了相对长度和排列方式对叶片的噪声特性的影响,并揭示了多排凹坑设计对叶片边界层流动控制及噪声抑制的机理。研究结果表明:排布方式对卵圆形凹坑的影响不大,采用矩形排布的圆形凹坑时叶片尾缘压力脉动明显下降。多排凹坑引起高频段窄带噪声增大,其中圆形凹坑模型的总声压级下降约3 dB。当采用菱形排布时降噪效果更好,此时额外诱导的周期性涡脱落噪声较小。通过进一步研究分析,认为多排凹坑降噪的机理为:吸力面表面凹坑设计对叶片湍流流动具有一定的控制效果,坑面处形成的反向涡流干扰了边界层内相干结构的展向联系,一定程度上可以抑制尾缘处大尺度脱落涡形成,削弱壁面分离流结构,...

调节阀在舰船管路系统中运行时受蒸汽流动激励产生噪声,降低阀内流动压力脉动是调节阀降噪设计的关键。针对调节阀内气动噪声问题,以窗型阀门套筒为基础,本文设计了四种不同孔型的阀套结构,进行了低噪声的优化设计。利用数值方法计算了调节阀内湍流场及其产生的噪声,研究阀套孔型对阀内流动及其噪声的影响规律。结果表明,小孔孔群阀套显著降低了阀门喉部及扩压段蒸汽气流流速,减小了在阀门壁面上的流动分离和压力脉动幅值,改变了气流振荡力引发的噪声。阀套采用S型总声压级比窗型孔降低9 dB,但流通能力减弱近18.4%,K型孔降噪效果最好,总声压级可比S型降低4 dB,流通能力则进一步减弱17.2%,压损提高2%。

针对波形前缘结构可以延缓失速以及改变叶片流场的特性,采用数值模拟方法研究波形前缘叶片的气动性能以及流场特性,获得波形前缘结构对叶片绕流流场的影响规律。结果表明波形前缘结构可以有效延缓失速的发生,尤其在大攻角下效果更为明显;在前缘波谷处静压变化相较于波峰处更为剧烈,且波峰控制流动效果最佳,波谷处最差。

针对NACA0018厚翼型在Re = 1.38 ×105下安装不同高度格尼襟翼与锯齿襟翼对翼型气动性能影响进行数值模拟研究。比较原始翼型和2%,4%,6%弦长高度的格尼襟翼与锯齿襟翼的气动性能,同时对襟翼后尾迹流场结构进行分析。结果表明,格尼襟翼的增升效果随襟翼高度的增加而增加,但是当高度达到6%c时由于阻力的急剧增大,升阻比降低,而在6%弦长的襟翼高度内,锯齿襟翼升阻比随高度的增加均有所增大,6%c的锯齿襟翼性能最佳。格尼襟翼开锯齿后,气体通过锯齿后会在齿根与齿尖分别形成两对方向相反的旋涡,此旋涡与格尼襟翼产生的脱落涡掺混耗散,使脱落涡很快消失,削弱由于格尼襟翼后产生旋涡而引起尾流的不稳定性,从而减小了翼型的阻力,提高升阻比。

为使大型垂直轴风力机在超出额定风速时功率输出恒定,本文提出在叶片尾部安装扰流片作为风力机功率调节装置的方案。基于二维计算流体动力学方法,在超出额定风速下研究了扰流片对垂直轴风力机气动性能和垂直轴风力机主轴偏振的影响。研究结果表明在超出额定风速时,扰流片增强了叶片尾部气体的流动分离,提高了叶片的阻力,显著降低了垂直轴风力机的功率系数和扭矩系数,从而维持风力机系统正常运行及功率恒定输出;扰流片的存在没有加重主轴的载荷力相反起到了减轻作用,有效的降低了主轴的偏振效应。

线性压缩机内部的活塞与气缸内壁面之间存在间隙,而间隙的厚度对压缩机运行效率影响甚大。间隙过小会导致磨损的可能,减少压缩机使用寿命;间隙过大又起不到密封工作流体的作用,造成相当一部分损失。基于分子动力学方法,建立了线性压缩机的物理模型,研究了线性压缩机在做正弦交变运动时,活塞运行频率、活塞行程、间隙宽度及间隙长度对间隙密封泄漏的影响关系。研究发现:泄漏量随频率和行程的增大而减小,且两者都使压缩机压比增大。在气缸总尺寸不变时,活塞宽度减小即间隙宽度增加时,泄漏量增大,压比以平方关系下降;活塞长度增加时即间隙密封长度增大,但是泄漏量和压缩机压比几乎没有变化。研究表明间隙宽度及活塞行程对泄漏量影响较大。

电子制动助力器作为线性控制系统的一种解决方案,对结构可靠性提出了更高的要求,其中制动主缸密封皮碗的失效问题严重影响着制动总缸的抗失效性能。着眼于上述问题,本文以密封皮碗的材料形状、组装要求等参数设计正交试验,运用Abaqus模拟密封皮碗在位移下的受力过程并求出挤入处的最大Mises应力、挤入量和左侧密封处的磨损量;建立了影响因素与响应的二次响应回归方程;以密封皮碗防啃噬、防磨损相关效果为优化目标,使用遗传算法NSGA-II相关函数进行多目标优化,结合原尺寸结果挑选出帕累托最优解,使密封圈的抗失效性能得到了提高。

针对磁流变液减振器结构设计磁场利用率不高,同时磁流变液易产生沉降现象导致控制特性劣化,而磁流变脂粘度高、流动性差导致减振器初始阻尼力过大、阻尼调校空间小的问题,本文提出一种减振效果与活塞位移相关的新型磁流变脂减振器。本文阐述了该减振器的结构形式和工作原理,基于流体力学理论,选用宾汉本构模型,建立了输出阻尼力数学模型,在MATLAB环境下对模型进行仿真研究。为了提高减振器性能对其在基础尺寸上进行了合理的优化,优化结果显示优化后减振器相较之前得到了更低的初始阻尼力以及更宽的阻尼可调范围。

本文针对磁流变辅助支撑铣削系统,从建立基于磁流变效应的铣削系统动力学模型入手,结合磁流变液稳态流动测试结果,分析模型中磁流变液辅助支撑单元刚度、阻尼与电流的变化规律,推导系统的铣削动力学微分方程;并利用Matlab软件中Simulink模块对建立的模型进行动力学仿真,分别在直流、正弦波、三角波和方波电流作用下求解得系统的加速度响应,并对结果进行时域分析。结果表明,在2 A方波电流作用下,系统的加速度幅值最小,且此时系统的固有频率最大,能够显著增加工件在铣削过程中的刚度以提高其加工精度。