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尾缘多孔结构流动控制影响的数值研究

西北工业大学学报 2017年第1期35卷 103-108页

作者：刘汉儒王掩刚张俊西北工业大学动力与能源学院陕西西安7120072

以多孔尾缘结构NACA0012翼型为研究对象,通过数值模拟手段研究了不同迎角下的流动和气动噪声影响。研究结果表明:该多孔尾缘结构在较大迎角时(α≥10°),能够降低1 000 Hz以下低频范围噪声约4 d B。相对于原基准翼型,多孔尾缘翼型的最... 详细信息

以多孔尾缘结构NACA0012翼型为研究对象,通过数值模拟手段研究了不同迎角下的流动和气动噪声影响。研究结果表明:该多孔尾缘结构在较大迎角时(α≥10°),能够降低1 000 Hz以下低频范围噪声约4 d B。相对于原基准翼型,多孔尾缘翼型的最大升阻比减少约为8%,能够降噪的同时不造成过大的气动性能改变。进一步的流场分析表明,多孔尾缘结构流动控制降低噪声的关键物理机理是:上下面压力差驱动充足气流穿过多孔区形成"微射流",对分离块进行破坏,从而衰减叶片表面的气动载荷波动,引起气动噪声降低。

关键词：叶片/翼型多孔尾缘流动控制降低噪声

电推进涵道风扇气动快速求解方法及性能分析研究

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推进技术 2024年第3期45卷 131-138页

作者：刘乾刘汉儒尚珣王掩刚西北工业大学动力与能源学院陕西西安710129 中国空气动力研究与发展中心气动噪声控制重点实验室四川绵阳621000

随着绿色航空发展,为了能在设计阶段快速获得涵道风扇气动性能参数和非定常流场特征,有必要开发一种高效的数值求解方法。基于小型电推进风扇内流弱可压和尾迹耗散特性,本文将转子和涵道的面元与尾迹涡粒子耦合,使用面元法求解固壁流场... 详细信息

随着绿色航空发展,为了能在设计阶段快速获得涵道风扇气动性能参数和非定常流场特征,有必要开发一种高效的数值求解方法。基于小型电推进风扇内流弱可压和尾迹耗散特性,本文将转子和涵道的面元与尾迹涡粒子耦合,使用面元法求解固壁流场,使用涡量输运方程求解远场尾迹传播特征,克服了有限体积法尾迹耗散快的问题。研究表明,本文发展的面元-涡粒子耦合方法对涵道风扇叶表压力与有限体积法趋势一致,整体推力误差为7.83%,能满足工程快速预测需求。本文发展的高效非定常计算方法的尾迹计算数值耗散低,能揭示更为复杂的非定常流动现象,仿真结果显示风扇涵道对尾迹发展有明显约束,而当尾迹传播至外部时,涡量呈现出明显的收缩和对称分布特征。在计算效率方面,本文发展的耦合方法非定常计算效率高,计算相同非定常时间步耗时仅为有限体积法的1/6,具有潜在的涵道动力非定常设计应用价值。

关键词：电推进系统涵道风扇面元-涡粒子法非定常气动计算快速预测方法

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犬瘟热的辨证论治

中兽医学杂志 1995年第3期 26-27页

作者：刘汉儒华南农业大学动物医学系

犬瘟热的辨证论治刘汉儒华南农业大学动物医学系（广州５１０６４２）犬瘟热是犬瘟热病毒引起犬的一种传染病，其传染性极强，发病率极高，临床症状多样，死亡率高（可达８０％），是当前危害养犬业的一种最严重的疫病。对犬瘟热病的防... 详细信息

犬瘟热的辨证论治刘汉儒华南农业大学动物医学系（广州５１０６４２）犬瘟热是犬瘟热病毒引起犬的一种传染病，其传染性极强，发病率极高，临床症状多样，死亡率高（可达８０％），是当前危害养犬业的一种最严重的疫病。对犬瘟热病的防治，主要采用犬瘟热弱毒疫苗免疫预防...

关键词：犬病犬瘟热症状治疗

基于面元法的分布式涵道推进系统进气道优化设计

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推进技术 2021年第11期42卷 2465-2473页

作者：王海童王掩刚周芳刘汉儒西北工业大学动力与能源学院陕西西安710129 西北工业大学深圳研究院广东深圳518057

分布式涵道推进系统被认为是一种高效率的动力布局形式,其中进气道如何使气流低损失地快速过渡到数个圆形截面的涵道风扇进口是一个亟需探索的设计问题。以分布式涵道推进系统进气道过渡段为研究对象,基于面元计算方法,发展了一种进气... 详细信息

分布式涵道推进系统被认为是一种高效率的动力布局形式,其中进气道如何使气流低损失地快速过渡到数个圆形截面的涵道风扇进口是一个亟需探索的设计问题。以分布式涵道推进系统进气道过渡段为研究对象,基于面元计算方法,发展了一种进气道内流动的快速数值预测手段。应用所发展面元法数值方法结合进气道的超椭圆参数化方法、自适应优化算法,建立了分布式涵道推进系统进气道的无经验优化设计方法。以某型悬停状态的分布式涵道推进垂直起降飞行器为例,使用该设计方法实现了从无圆滑过渡的简单初始几何到气动指标符合优化预期的光顺几何的优化设计。基于RANS的三维数值分析表明:所优化设计的进气道相比于初始几何总压畸变系数(DC)从0.0086降低到0.0067,低于基于经验设计的参考几何(DC=0.0073),且流场无明显分离及旋涡,确认了这种具有高时间效率的无经验设计方法的有效性。

关键词：面元法分布式推进进气道优化畸变

基于激光雷达的智能汽车前方不平路面识别方法

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基于激光雷达的智能汽车前方不平路面识别方法

作者：刘汉儒哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

汽车的智能化趋势,逐步凸显,搭载了众多先进传感器的智能汽车,为汽车相关产业带来了新的机遇。对于车辆的平顺性问题以及乘坐的舒适性问题关心的研究则较少被发现。本文的出发点,是解决当下智能汽车研究中鲜少关心的平顺性问题,即如何... 详细信息

汽车的智能化趋势,逐步凸显,搭载了众多先进传感器的智能汽车,为汽车相关产业带来了新的机遇。对于车辆的平顺性问题以及乘坐的舒适性问题关心的研究则较少被发现。本文的出发点,是解决当下智能汽车研究中鲜少关心的平顺性问题,即如何保证乘坐者的舒适性。本文的研究,主要以车辆的平顺性优化作为课题背景,以服务车辆的悬架控制为目的,设计了一种基于激光雷达的智能汽车前方不平路面识别方法。通过对车辆前方路面的不断扫描,在车辆行驶到相应路面之前,感知到前方路面的情况,从而对悬架系统进行针对性的控制。本文的主要研究内容,围绕着三个部分展开,分别为第二章的方案与平台的搭建、第三章的不平信息的提取方法、以及第四章借助车辆传感器的计算时间优化方法。首先,根据方案目标,在第二章中确定了以激光雷达作为核心传感器。依据对悬架控制实时性以及识别效果的要求,确定了其在车辆上的安装方式以及安装的位置、高度以及照射角度。为了对智能汽车前方的路面进行准确的描述,建立了不同坐标系,同时给出了一种新的有关激光雷达坐标标定的方法。这样,为后续软件系统的开发和测试提供了硬件基础和条件。在第三章中,针对从激光雷达点云信号中提取不平路面信息的问题,本文给出了一套完整的信号处理流程,能够实现从原始的点云数据中提取路面不平因素的几何描述。同时,为了解决激光雷达在其测量范围的远端信息量不足的问题,使用了一种改进的ICP匹配算法,将两帧激光雷达的测量信息融合,进而提高了信息量。为了解决融合算法的计算速度问题,引入了路面的预判断,仅在路面不平时才对两帧信息进行融合。在第四章中,提出了一种通过运动补偿进行粗精二次匹配的方法,来进一步提高两帧融合的速度。该方法将车辆自身传感器信号通过CAN总线引入识别系统中,设计了用于估计车辆位姿的状态观测器,实现了车载信号与雷达信号的融合。

关键词：智能汽车平顺性悬架控制激光雷达路面识别位姿估计

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弯曲料斗卸料改善筒仓内颗粒流动特性研究

弯曲料斗卸料改善筒仓内颗粒流动特性研究

作者：刘汉儒东北农业大学

学位级别：硕士

筒仓被广泛应用于农业、食品和化工等领域中颗粒物质的贮存。筒仓卸料过程中,由于散粒体物料具有复杂的流动现象,易产生流率波动、卸料流态变化及结拱堵塞等工程问题,会对筒仓安全作业带来重大隐患。弯曲料斗由于具有恒定的收缩率,被用... 详细信息

筒仓被广泛应用于农业、食品和化工等领域中颗粒物质的贮存。筒仓卸料过程中,由于散粒体物料具有复杂的流动现象,易产生流率波动、卸料流态变化及结拱堵塞等工程问题,会对筒仓安全作业带来重大隐患。弯曲料斗由于具有恒定的收缩率,被用于预防堵塞以获得稳定的流率。然而弯曲料斗的设计大多依赖于卸料试验与经验,收缩率对其内部颗粒系统复杂运动行为的影响机制尚不清楚。明晰卸料过程中颗粒的流动特性,不仅对弯曲料斗的设计与优化具有重要的工程意义,也可丰富重力作用下密集颗粒流研究的理论与方法,具有重要的科学意义。本文以弯曲料斗筒仓的卸料过程为研究对象,融合理论、试验和模拟方法的优势,结合谷物与筒仓的特有物性及结构属性,分别从弯曲料斗的临界流动条件、收缩率对颗粒流动特性的影响规律、弯曲料斗对谷物的卸料适用性进行探究,并与传统料斗的卸料性能进行比较。主要结论如下:(1)阐明了弯曲料斗的临界流动条件。采用理论与试验相结合的方法,建立了弯曲料斗临界孔口尺寸的预测模型,表达了收缩率、材料物性及拱结构对临界孔口尺寸的影响规律,为弯曲料斗孔口尺寸的选取提供理论依据。(2)揭示了弯曲料斗的收缩率对颗粒卸料流动特性的影响规律。随着收缩率增大,流形转变的临界高度升高,颗粒运动速度减慢,孔隙率减小,卸料流率降低,卸料波动增大;收缩率的取值范围存在临界值,本工况中当收缩率大于0.11后对改善颗粒卸料流动性不再有显著性效果;最后采用弗劳德数对流动特性进行定量评价,幂函数可以被用来描述收缩率与流动特性之间的关系。(3)证实了弯曲料斗可明显改善各类谷物的卸料流动性。相比于传统料斗,弯曲料斗内谷物的卸料流率更高,且卸料波动更小;弯曲料斗对提高不规则形状颗粒的卸料流动性效果最显著,且近似于完美球体并具有较小体积密度的谷物卸料流动性最优;当料斗高度与筒仓内径之比为0.6时,弯曲料斗对改善颗粒卸料流动性的效果达到峰值。

关键词：弯曲料斗收缩率流动特性卸料适用性离散元

串列叶栅缝隙射流对分离流动及叶栅性能影响的研究

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推进技术 2018年第12期39卷 2728-2736页

作者：刘汉儒岳少原王掩刚张俊西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072

为了研究串列叶栅前后叶缝隙流作用对流动分离和叶栅性能影响机制,通过非定常数值计算分析了串列叶栅轴向重合度和节距系数两种缝隙参数组合对高负荷压气机串列叶栅在大攻角11°下性能影响以及缝隙流掺混作用下前后叶流动分离的时空演... 详细信息

为了研究串列叶栅前后叶缝隙流作用对流动分离和叶栅性能影响机制,通过非定常数值计算分析了串列叶栅轴向重合度和节距系数两种缝隙参数组合对高负荷压气机串列叶栅在大攻角11°下性能影响以及缝隙流掺混作用下前后叶流动分离的时空演化机制的影响规律,并且提出了缝隙流对串列叶栅流动及性能影响的综合性参数-缝隙收缩比。研究结果表明:轴向重合度在-0.022～0.023,节距系数在0.6～0.9时,串列叶栅能取得较好气动性能;在缝隙非定常吹除作用下,后叶吸力面分离泡被周期性抑制,前叶吸力面分离泡受缝隙射流源的影响较弱;提出的缝隙收缩比作为综合匹配参数可以更清晰揭示出串列叶栅有效工作条件,在亚声速来流工况下,缝隙收缩比大于1是串列叶片能正常工作的前提,缝隙收缩比小于1,缝隙加速作用消失,叶栅性能较差,最佳的缝隙收缩比范围是1.1～1.4。

关键词：串列叶栅非定常流动分离泡压力波动特征缝隙收缩比

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多孔介质流动控制及气动降噪研究进展

航空学报 2023年第16期44卷 1-21页

作者：刘汉儒陈南树刘宇胡之颉西北工业大学动力与能源学院西安710129 南方科技大学力学与航空航天工程系深圳518055

流动控制是空气动力学中的重要研究领域,这一技术将成为未来飞行器及动力装置气动增益设计的新手段。来源于仿生学的多孔介质处理是一种方兴未艾的被动流动控制技术,其在流动控制和气动噪声降低方面具有重要潜力。首先,对多孔介质应用... 详细信息

流动控制是空气动力学中的重要研究领域,这一技术将成为未来飞行器及动力装置气动增益设计的新手段。来源于仿生学的多孔介质处理是一种方兴未艾的被动流动控制技术,其在流动控制和气动噪声降低方面具有重要潜力。首先,对多孔介质应用于流动及噪声控制的起源与动机进行了回顾;其次,阐述了不同多孔介质的构型和模型化方法;随后,基于国内外相关研究工作,探讨了多孔介质在钝体外流、孤立叶片、旋转机械流动调控和气动噪声降低方面的结构设计和应用效果。目前国内外的研究表明,多孔介质在合适的结构设计、材料物性和工况下具有较好的流动改善和降噪能力。但是,目前还没有成熟的设计理论指导应用以及更广泛的适用条件研究。跨尺度的流动耦合研究和涡动力学研究对于深入理解多孔介质的流动根源改变和降噪机制至关重要,进一步的优化设计多孔介质内部构型、表观参数和设计形式是这种流动控制降噪技术未来应用于工程而亟需开展的重要工作。

关键词：多孔介质被动流动控制气动声学噪声控制叶轮机械噪声

基于本征正交分解的串列叶栅多目标气动优化研究

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工程热物理学报 2023年第6期44卷 1546-1558页

作者：刘汉儒袁一放马岩王世广王掩刚西北工业大学动力与能源学院西安710129 航空工业第一飞机设计研究院西安710089

为提高压气机串列叶栅复杂气动构型优化设计的效率,本文基于本征正交分解(POD)理论,建立了集几何外形参数化、样本空间降维、气动性能求解、降维模型构建和遗传算法寻优于一体的串列叶栅高效优化设计系统,针对叶型型面和叶片相对位置关... 详细信息

为提高压气机串列叶栅复杂气动构型优化设计的效率,本文基于本征正交分解(POD)理论,建立了集几何外形参数化、样本空间降维、气动性能求解、降维模型构建和遗传算法寻优于一体的串列叶栅高效优化设计系统,针对叶型型面和叶片相对位置关系参数,开展了多目标优化设计工作。在7°攻角工况下,优化后的串列叶栅的静压升提高了0.53%,总压损失系数下降了9.25%,其他攻角条件下叶栅性能同样也得到了改善。与传统CFD方法相比,极大提高了优化效率,与基于Kriging代理模型相比,本文发展的优化系统由于缩小了设计变量空间,提高了优化的迭代效率,收敛耗时仅为Kriging代理模型的0.0796%。此外,基于POD方法的优化设计系统具有更高的建模精度,使串列叶栅获得了更高的静压升和更低的总压损失系数。优化后的串列叶栅节距系数增大、弯角比减小,减小了掺混损失,抑制了流动分离,改善了全攻角范围内的气动性能。

关键词：串列叶栅本征正交分解降维模型多目标优化