三维旋转水平轴风力机流场的PIV试验和数值模拟

通过粒子图像测速仪(Particle image velocimetry,PIV)测量和定常计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)数值模拟相结合的方法,对某三维旋转水平轴风力机模型的流场展开研究。在风洞开口实验段,来流风速为8m/s,针对不同尖速比(λ=4,8)利用PIV技术对风力机叶片的瞬时速度场进行测试。通过定常CFD数值模拟,获得了风力机叶片在相应工况下的流场细节。在8m/s来流风速下,当尖速比大于7.4时,试验测得的风轮扭矩和风能利用率与数值模拟结果趋于一致。尖速比小于7.4时,试验测得的扭矩值低于计算值,其风能利用效率也较低。通过速度矢量分布可以看出,在λ=4时,PIV测得靠近叶根的两个截面S1,S2在叶背有明显的流动分离,CFD结果中仅在S1截面叶背存在流动分离,S2截面叶背存在低速区。在λ=9.8时,PIV和CFD结果均显示叶片绕流流场没有流动分离。尝试采用Gamma Theta转捩模型进行了数值模拟,在考虑了层流影响后,计算所得风轮扭矩更加接近试验值。     

短壳绝热面积对液氢贮箱绝热性能影响

基于计算流体动力学(CFD)方法研究了典型5 m直径液氢贮箱在短壳未包裹绝热材料、50%面积及100%面积包裹绝热材料3种情况下对贮箱内液氢蒸发特性的影响。数值计算基于流体体积(VOF)模型计算两相流,基于Lee模型计算气液界面传质率,考虑了短壳包裹泡沫表面及未包裹泡沫的暴露表面结霜对漏热的影响,构建的数值模型及界面传质计算具有清晰的气液界面,准确地捕捉到了液氢液面的变化。结果表明:短壳是液氢贮箱漏热的主要因素,对液氢蒸发率影响起重要作用;相对于短壳未绝热,50%绝热使得液氢贮箱气相平均温度从110 K下降到32 K,绝热面积占比增加到100%时,气相平均温度下降到约23 K,绝热改善效果相对降低;比较短壳绝热面积占比从50%增加到100%与从0增加到50%对相对蒸发率影响,前者差异较小,仅降低24%,而后者差异明显,下降了409%。研究结果指导了液氢贮箱绝热结构的优化设计。     

无人机电子设备舱热环境仿真分析

为满足无人机电子设备舱对舱内热环境的严苛要求,文章采用了有限体积法求解温度场的控制方程。根据无人机电子设备舱的材料结构特点和边界条件,应用FLUENT软件进行了设备舱的数值仿真分析;在此基础上提出了搭建支架的散热方案并对舱内热环境进行了模拟。结果显示,采用搭建支架的措施可使电子设备的表面温度降低5 ℃,较好地改善了电子设备舱的散热情况。该研究可为航空航天领域电子设备舱的热设计提供参考。     

上随体Maxwell(UCM)流体热毛细液层弹性失稳的理论分析

通过对上随体Maxwell（UCM）流体热毛细液层线性稳定性的研究分析,发现流场会发生弹性失稳.扰动的增长速率随波数的增加而增加.与牛顿流体不同,UCM流体不存在临界Marangoni数,当波数达到某一临界值时会出现不稳定的弹性扰动波.该临界波数随弹性数和Marangoni数的增加而减小,当弹性数趋近于0时,流体即变为牛顿流体,而相应的临界波数趋于无穷.不同波数及传播方向上,弹性波的波速相同,而其增长速率在特定方向上达到最大.能量分析表明弹性波的扰动能量来自扰动应力做功.     

一种液压系统脉动消除器的设计与分析

面向航空液压系统消除压力脉动、提升系统可靠性和寿命的需求,设计了一种液压系统压力脉动消除器。基于流体网络理论建立了脉动消除器及实验系统的理论模型,并考虑安装方式和负载类型的不同,分析了脉动消除器在不同工况下的滤波效果。然后通过仿真方法验证了设计方案的可行性以及理论分析的准确性,仿真过程考虑了系统负载对脉动的影响。最后实验验证了脉动消除器的滤波效果。结果表明：设计的新型结构压力脉动消除器无运动部件、布局紧凑,与飞机液压系统中常用的液压柱塞泵使用匹配度高,是消除液压系统脉动的有效部件;在300~500 Hz的压力脉动频率范围内,研究设计的脉动消除器可以消除10 dB的压力脉动,能够满足飞机液压系统消除压力脉动的需求,在航空领域中具有广泛的应用前景。     

《实验流体力学》刊载论文统计分析

为了解及我国实验流体力学学科的发展状况,对1997-2006年期间刊载的论文进行了深入的统计和分析.从期刊载文情况,基金资助情况、论文学科分布、作者机构分布、年龄和职称分布、核心作者、合著情况、引文状况等方面进行了全面的统计,给出了大量的统计数据,并对统计数据进行了深入分析.通过统计,对近10年的发展状况有了较全面的了解,对实验流体力学学科发展方向、热点领域、人才状况等方面有了较深入的认识.分析表明:在国内已有了较大的影响力,拥有广泛且稳定的作者群,在传播实验流体力学新知识、新信息方面发挥了很大作用.     

风扇转子叶片防颤振设计技术

以某两级风扇为对象开展防颤振设计技术研究。风扇转子叶片设计中,选择了合适的展弦比,既考虑到气动性能水平,还考虑到结构质量和颤振稳定性。采用流固耦合能量法评估所设计风扇的各排转子叶片的颤振稳定性问题,并通过叶片厚度、三维造型、根尖弦长比等设计参数的调整消除颤振风险。研究结果表明:展弦比不应是方案设计阶段防颤设计唯一的关注参数;在叶尖跨声速的转速更容易发生颤振现象;较强的叶尖前缘激波会造成较强的流固耦合作用,形成复杂的气动功分布结构;叶片厚度和尖根弦长比等参数是改善叶片颤振风险的有效参数。      

基于改进圆域分割方法的混沌微弱信号检测

针对Melnikov方法和Lyapunov指数法在确定Duffing振子混沌阈值时计算繁琐、耗时较长的问题,提出基于改进圆域分割的相图识别方法。以圆域内相点比例为指标,利用其在系统相变时急剧变化这一特性进行微弱信号的检测。改进圆域分割方法的圆域半径取值更加灵活,使混沌阈值的确定更加方便。仿真实验表明,信噪比为-60 d B时检测正确率达89%,验证了该方法的有效性。     

塑性材料专用ELID磨削液的研制

结合已有的两种ELID专用磨削液的研制经验,通过增添表面活性剂和调整无机盐等成分的比例关 系,优化出适合塑性材料ELID磨削最佳状态的专用ELID磨削液(BJUTY-SX1型).     

基于格子玻尔兹曼方法的旋翼三维气动力学分析

提出运用格子波尔兹曼方法（Lattice Boltzmann Method, LBM）分析微型旋翼的气动特性。以APC11x47 型螺旋翼为分析对象, 实物的结构信息通过三维激光扫描和逆向工程的方法输入计算机, 使用基于LBM 的软件计算其不同转速下的螺旋翼产生的升力,最后得到其升力系数。