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定常吸气对风力机气动性能影响的数值模拟

太阳能学报 2018年第8期39卷 2155-2162页

作者：张玲高胜强赵建勋唐晨谢恒龙东北电力大学能源与动力工程学院

为了提高风力机升力,探索定常吸气对风力机叶片影响的三维效应,使用Fluent计算软件、采用S-A湍流模型和Simple算法对三维NACA0015叶片在低马赫数条件下施加定常吸气进行数值模拟,并将二维和三维条件下的计算结果进行比较。结果表明：三... 详细信息

为了提高风力机升力,探索定常吸气对风力机叶片影响的三维效应,使用Fluent计算软件、采用S-A湍流模型和Simple算法对三维NACA0015叶片在低马赫数条件下施加定常吸气进行数值模拟,并将二维和三维条件下的计算结果进行比较。结果表明：三维叶片的绕流流动规律与二维条件下的模拟结果有所不同;对叶片吸力面分离点附近施加定常吸气可有效提高叶型升力、推迟叶片表面流动分离,翼型升力随抽气孔长度的增大而升高;对三维叶片施加抽吸控制存在最佳的抽气孔长和抽气间隔。

关键词：数值模拟风力机流动分离定常吸气

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定常吸气改善叶型气动性能的数值研究

工程热物理学报 2005年第4期26卷 572-574页

作者：李宇红唐进刘红清华大学热能工程系清华大学热能动力工程与热科学重点实验室北京100084

提高叶型升力,扩大其稳定工作范围一直是叶轮机械领域关心的问题。本文针对采用定常吸气方法减缓低马赫数流动分离,改善叶型气动特性的问题,在NACA0015叶型上进行了多种工况的数值模拟。结果表明:在叶型头部吸力面分离点附近施加定常吸... 详细信息

提高叶型升力,扩大其稳定工作范围一直是叶轮机械领域关心的问题。本文针对采用定常吸气方法减缓低马赫数流动分离,改善叶型气动特性的问题,在NACA0015叶型上进行了多种工况的数值模拟。结果表明:在叶型头部吸力面分离点附近施加定常吸气,可以提高叶型升力,降低阻力,推迟失速2°左右。存在着最佳的定常吸气动量范围和吸气位置,使得其改善叶型性能的效果最大。文中还给出了定常吸气动量和施加位置等参数对叶型气动性能的一些影响规律。

关键词：定常吸气叶型流动分离数值模拟

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基于定常吸气的垂直轴风力机流动控制研究

中国电机工程学报 2020年第21期40卷 7078-7086页

作者：罗帅缪维跑李春朱海天刘青松张万福上海理工大学能源与动力工程学院上海市杨浦区200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海市杨浦区200093

为改善翼型动态失速特性及风轮流场结构,将定常吸气装置应用于垂直轴风力机。基于CFD方法进行求解,研究定常吸气的流动控制机理及其对风力机气动特性的影响,对比分析原始与定常吸气作用下的风能利用率、叶片压力系数、整机转矩系数及流... 详细信息

为改善翼型动态失速特性及风轮流场结构,将定常吸气装置应用于垂直轴风力机。基于CFD方法进行求解,研究定常吸气的流动控制机理及其对风力机气动特性的影响,对比分析原始与定常吸气作用下的风能利用率、叶片压力系数、整机转矩系数及流场分布。结果表明:定常吸气可移除边界层内低速流体,使翼型前缘表面压差大幅增加,延缓动态失速发生。叶尖速比为2.51时,风力机风能利用系数提升34.69%。吸气幅值越大,开孔位置越靠近前缘,风力机气动性能提升越显著。可知,定常吸气适用于垂直轴风力机的流动控制。

关键词：垂直轴风力机定常吸气气动特性流动控制风能利用系数

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改善平板风致静力的定常吸气方法

计算力学学报 2012年第3期29卷 452-457页

作者：辛大波张明晶欧进萍李惠哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 大连理工大学土木水利学院大连116024

采用基于CFD(Computational Fluid Dynamics)的数值方法研究了定常吸气方法对平板风致静力的影响。研究对象选为一处于均匀来流风场中的平板模型,在该平板靠近来流端设置定常吸气入口,通过改变定常吸气系数和吸气模式计算该平板模型的... 详细信息

采用基于CFD(Computational Fluid Dynamics)的数值方法研究了定常吸气方法对平板风致静力的影响。研究对象选为一处于均匀来流风场中的平板模型,在该平板靠近来流端设置定常吸气入口,通过改变定常吸气系数和吸气模式计算该平板模型的风致静力三分力,进而获取定常吸气对平板风致静力作用的影响。风场数值模拟采用RSM(Reynolds Stress Equation Model)湍流模型。计算结果表明,在定常吸气作用下平板的阻力系数显著降低,扭矩系数增大;平板迎风端面的压力随着吸气能量的增强而减小,背风端面的压力基本不变。数值结果表明:定常吸气可以有效地改善平板绕流边界层结构,降低风致阻力。

关键词：定常吸气吸气系数数值模拟静力三分力平板

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顶部定常吸气对高层建筑模型气动力的影响

哈尔滨工业大学学报 2017年第12期49卷 159-164页

作者：彭思王汉封李石清中南大学土木工程学院长沙410075 高速铁路建造技术国家工程实验室(中南大学) 长沙410075

为减少高层建筑受到的风荷载,提高高层建筑抗风性能,提出一种顶部吸气的主动控制方法。在一高宽比为H/d=5的正方形截面柱体的高层建筑模型上,通过在其顶部前边缘开设狭缝进行吸气来实现流动控制。通过风洞试验研究了顶部吸气对气动力与... 详细信息

为减少高层建筑受到的风荷载,提高高层建筑抗风性能,提出一种顶部吸气的主动控制方法。在一高宽比为H/d=5的正方形截面柱体的高层建筑模型上,通过在其顶部前边缘开设狭缝进行吸气来实现流动控制。通过风洞试验研究了顶部吸气对气动力与顶部分离流的影响.利用流动可视化与流场测试结果揭示了顶部狭缝吸气的控制机理.实验对比了不同吸气系数Q(=U/U_∞,U为狭缝吸气速度)对气动力控制效果的影响,并对Q=0,1和3的三种工况下风压分布与顶部剪切流进行了详细对比.研究发现狭缝吸气改变了顶部分离流特性,并对模型所有高度上的气动力均有显著影响.Q=1时控制效果最佳,脉动阻力与脉动升力分别减小17.8%和45.5%.此时顶面分离流被削弱并伴随有再附现象且湍流强度较大,最有利于顶部剪切流与尾流间的动量交换,从而削弱柱体展向涡脱落与脉动气动力.

关键词：空气动力学有限长方柱体定常吸气流动分离流动控制

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定常吸气对垂直轴风力机性能影响研究

热能动力工程 2021年第2期36卷 115-122页

作者：罗帅缪维跑李春朱海天上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

定常吸气装置可有效提高垂直轴风力机气动性能,改善风轮流场结构及翼型动态失速特性。基于CFD方法对垂直轴风力机进行数值模拟,研究不同叶尖速比(TSR)下定常吸气对风力机气动及流场特性的影响,对比分析原始风力机及定常吸气作用下的风... 详细信息

定常吸气装置可有效提高垂直轴风力机气动性能,改善风轮流场结构及翼型动态失速特性。基于CFD方法对垂直轴风力机进行数值模拟,研究不同叶尖速比(TSR)下定常吸气对风力机气动及流场特性的影响,对比分析原始风力机及定常吸气作用下的风能利用率、整机转矩系数及涡量分布。结果表明:不同尖速比下定常吸气均可显著提高风力机气动性能,减小风轮载荷波动,降低最佳叶尖速比,提高风力机运行稳定性;叶尖速比为2.51时,风能利用系数增加34.69%;定常吸气削弱了风轮叶片间尾涡脱落的影响,抑制叶片前缘涡的形成,减缓了叶片的动态失速现象,对风轮流场有良好的改善效果。

关键词：垂直轴风力机定常吸气气动特性流场特性风能利用系数

基于定常吸气方式的大跨桥梁风致颤振抑制方法

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吉林大学学报（工学版） 2011年第5期41卷 1273-1278页

作者：辛大波欧进萍李惠李忠华哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 大连理工大学土木水利学院辽宁大连116024 中油吉林化建工程有限公司吉林省吉林市132021

以改善桥梁断面空气动力特性,提高大跨桥梁风致颤振稳定性为目的,提出了基于绕流控制原理的定常吸气方法。以我国虎门大桥为研究对象,采用基于计算流体动力学的数值方法模拟来流风与桥梁断面定常吸气共同作用下的桥梁断面绕流风场。采用... 详细信息

以改善桥梁断面空气动力特性,提高大跨桥梁风致颤振稳定性为目的,提出了基于绕流控制原理的定常吸气方法。以我国虎门大桥为研究对象,采用基于计算流体动力学的数值方法模拟来流风与桥梁断面定常吸气共同作用下的桥梁断面绕流风场。采用Scanlan颤振分析方法分析了该桥梁在定常吸气作用下的颤振稳定性。计算结果表明,吸气作用使主流更加贴近壁面,降低了模型扭转运动下的气动扭矩,定常吸气提高了大跨桥梁的风致颤振稳定性。

关键词：道路工程大跨桥梁颤振定常吸气

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基于定常吸气的翼型动态失速特性研究

太阳能学报 2023年第10期44卷 275-283页

作者：黄浩达刘青松马璐缪维跑李春王培麟上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 中国长江三峡集团有限公司科学技术研究院北京100038 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

翼型动态失速过程易在吸力面产生大尺度涡脱落,导致发生失速造成气动性能急剧下降。采用滑移网格及SST k-ω湍流模型对S809翼型开展数值模拟,研究前缘定常吸气对其动态失速流动控制效果及气动特性的影响。结果表明:吸气可有效抑制动态... 详细信息

翼型动态失速过程易在吸力面产生大尺度涡脱落,导致发生失速造成气动性能急剧下降。采用滑移网格及SST k-ω湍流模型对S809翼型开展数值模拟,研究前缘定常吸气对其动态失速流动控制效果及气动特性的影响。结果表明:吸气可有效抑制动态失速涡脱落,增大翼型吸/压力面两侧压差,并提高其气动性能;距翼型前缘0.05c处进行定常吸气可获得最大平均升力系数,吸气位置靠近前缘时,修正阻力系数减小;当吸气动量系数为0.025、吸气距前缘0.15c时,修正升阻比在所研究攻角内较原始翼型提升最大;吸气耗能与吸气动量系数成正相关,且随吸气缝距前缘位置减小而增大。

关键词：风力机流动控制升阻比攻角 S809翼型动态失速定常吸气

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超高层建筑横风向风致效应定常吸气控制

超高层建筑横风向风致效应定常吸气控制

作者：张洪福哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

以验证定常吸气对于控制超高层建筑横风向风致效应的有效性进而提出超高层建筑定常吸气抗风方法为目标，本文在充分探讨吸气流动控制机理的基础上，利用风洞试验与数值计算手段开展相关研究，主要研究成果如下：（1）提出了针对超高层... 详细信息

以验证定常吸气对于控制超高层建筑横风向风致效应的有效性进而提出超高层建筑定常吸气抗风方法为目标，本文在充分探讨吸气流动控制机理的基础上，利用风洞试验与数值计算手段开展相关研究，主要研究成果如下：（1）提出了针对超高层建筑横风向风致效应的吸气控制方式，定义了吸气物体定常吸气参数，提出了评价超高层建筑横风向风致效应控制效果的检验参数。（2）通过刚性模型（CAARC超高层建筑模型）同步测压风洞试验并利用空间积分法识别了超高层横风向底部剪力及底部弯矩，针对不同吸气参数下横风向气动力，通过谱分析和相关性分析方法比较了不同吸气参数对横风向气动力的影响，验证了定常吸气对超高层建筑横风向风荷载控制的有效性并揭示了吸气对横风向气动力的控制机理。（3）以识别超高层建筑横风向气动阻尼为目的，建立了基于计算流体动力学（CFD）的超高层建筑来流与定常吸气联合作用流场数值模拟方法（DES）。通过CAARC超高层建筑模型实例计算，验证了定常吸气对于超高层建筑气动阻尼控制的有效性，并探讨了定常吸气对横风向气动阻尼力的控制机理。

关键词：定常吸气超高层建筑横风向效应风洞试验气动阻尼比