检索结果-南通市图书馆

维普期刊数据库

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

倾转四旋翼机多涡系气动干扰非定常特性

航空动力学报 2024年

作者：张夏阳罗彬招启军管桐南京航空航天大学航空学院直升机动力学全国重点实验室

针对倾转四旋翼机直升机和固定翼模式存在的复杂气动干扰现象，基于CFD方法建立了一套适用于倾转四旋翼机全机干扰流场模拟的数值方法，系统模拟了旋翼多涡系与机翼、机身之间的气动干扰，揭示了非定常气动特性的发生和演化机理。结果... 详细信息

针对倾转四旋翼机直升机和固定翼模式存在的复杂气动干扰现象，基于CFD方法建立了一套适用于倾转四旋翼机全机干扰流场模拟的数值方法，系统模拟了旋翼多涡系与机翼、机身之间的气动干扰，揭示了非定常气动特性的发生和演化机理。结果表明：在直升机模式下，前旋翼产生的桨根涡会作用在前机翼上表面，并在机翼下方卷起二次涡。后旋翼产生的桨根涡会受到前旋翼桨尖涡吸引，发生明显的左移现象并作用在后机翼前缘处；在固定翼模式下，前旋翼拖出的桨尖涡会快速向后移动，与后旋翼发生的气动干扰现象较少，前/后旋翼对机身压力分布影响较小，机身整体表现出典型固定翼机身压力特性。

关键词：倾转四旋翼机直升机模式固定翼模式多涡系气动干扰非定常特性

基于分区RANS-LES的混流泵叶顶间隙泄漏涡流动结构及非定常特性研究

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

机械工程学报 2024年

作者：刘亚斌谭磊韩亚东清华大学能源与动力工程系清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室

基于分区边界处雷诺平均(Reynolds-averaged Navier-Stokes,RANS)和大涡模拟(Large eddy simulation,LES)的湍流应力项混合，实现RANS到LES的快速过渡；同时，在LES计算区域内近壁区引入无量纲壁面距离限制器实现边界层内部流动的模化... 详细信息

基于分区边界处雷诺平均(Reynolds-averaged Navier-Stokes,RANS)和大涡模拟(Large eddy simulation,LES)的湍流应力项混合，实现RANS到LES的快速过渡；同时，在LES计算区域内近壁区引入无量纲壁面距离限制器实现边界层内部流动的模化处理，发展了适应叶顶间隙泄漏涡流特征的RANS-LES分区混合计算模型。基于该混合计算模型，在混流泵设计工况下进行精细的非定常数值计算，研究叶顶间隙泄漏涡流动结构及非定常特性。根据生成机理和分布区域的特点，混流泵叶顶间隙泄漏涡可分为主泄漏涡，次泄漏涡和分离涡三种结构。在叶顶间隙内存在显著的流动分离，在叶顶吸力侧附近存在强烈的流动相干剪切。随着叶片压力面和吸力面压差的增加，平均泄漏流速逐渐增大。叶顶间隙涡流区湍动能生成与间隙射流-主流的剪切效应、主泄漏涡-主流的相干作用密切相关。间隙射流-主流剪切区和主泄漏涡区的压力脉动最为剧烈，主泄漏涡涡心轨迹点的压力脉动强度逐渐下降。

关键词：混流泵叶顶间隙泄漏涡流分区RANS-LES 非定常特性压力脉动

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

绕三角翼流态中的某些定常与非定常特性研究

流体力学实验与测量 2004年第1期18卷 43-47页

作者：祝立国吕志咏北京航空航天大学流体力学研究所北京100083

利用流动显示及片光技术,对绕三角翼流动中的某些非定常特性进行了研究。首先在涡面剪切层中发现了两种不同的小涡结构。进而对涡破裂点脉动做了系统的观测,发现在破裂点很靠近顶点的迎角下,脉动主频突然增大。此外还对三角翼涡破裂形... 详细信息

利用流动显示及片光技术,对绕三角翼流动中的某些非定常特性进行了研究。首先在涡面剪切层中发现了两种不同的小涡结构。进而对涡破裂点脉动做了系统的观测,发现在破裂点很靠近顶点的迎角下,脉动主频突然增大。此外还对三角翼涡破裂形态做了细致的分析,提出了泡状破裂在一定程度上可以看成螺旋破裂并给出了实验结果,提出了三种特殊的破裂形态。

关键词：绕三角翼流态非定常特性涡破裂实验设备

维普期刊数据库

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

V形钝前缘激波干扰非定常特性与波系调控

V形钝前缘激波干扰非定常特性与波系调控

作者：张英杰中国科学技术大学

学位级别：硕士

高超声速内转式进气道因其出众的性能成为近年来备受关注的进气道设计方案之一。V形唇口作为内转式进气道前缘捕获型线的关键部分,却产生了多样化的激波干扰现象并通常伴有显著的非定常特性,导致壁面气动力热载荷严酷且分布规律复杂。... 详细信息

高超声速内转式进气道因其出众的性能成为近年来备受关注的进气道设计方案之一。V形唇口作为内转式进气道前缘捕获型线的关键部分,却产生了多样化的激波干扰现象并通常伴有显著的非定常特性,导致壁面气动力热载荷严酷且分布规律复杂。鉴于此,本文采用风洞试验、数值模拟与理论方法,针对V形钝前缘的非定常流动规律以及壁面气动载荷防护方法开展研究。在来流马赫数4条件下,针对具有异侧激波规则反射结构的V形钝前缘构型,研究了有/无侧滑角时的流场非定常特性与壁面载荷规律。结果表明,激波规则反射后的气流在V字形根部形成了具有强非定常性的大范围流动分离。基于高速纹影的图像分析发现,无侧滑角来流条件下,分离激波存在“反相振荡”和“同相振荡”两种模式;在侧滑角影响下,两侧分离激波的耦合振荡模式被破坏,背风侧激波能量占比较高。在有/无侧滑角下,分离激波低频振荡的中心频率,经由分离区尺度与直前缘激波后气流速度无量纲化后,坍缩至同一数值。倒圆区域的壁面脉动压力均方根分布呈现为驻点低、两侧高的双峰特征,并在侧滑角的影响下整体向迎风侧偏移。V字形根部滞止区内的流场结构与壁面脉动压力对侧滑角非常敏感;与无侧滑角相比,迎风侧脉动压力峰值升高约1倍,脉动能量集中于窄带优势频率。基于波系调控的思想,提出了两种V形钝前缘的降热设计方案。在中心线形态保持不变的约束条件下,提出了采用椭圆形截面钝前缘促使激波干扰结构转变为同侧激波干扰的调控方案。以斜掠前缘驻点线热流小幅升高的代价,实现了壁面中心线热流大幅降低。基于V形钝前缘波系相似的特征,通过引入与圆形截面钝前缘相等价的半径比,建立了椭圆形截面钝前缘构型发生同侧激波干扰的判据。在中心线形态可设计的情况下,提出了一种无干扰光滑激波面V形钝前缘逆向设计方法,并给出了构造激波所需要满足的限制条件;通过求解对称面内的激波逆问题,获得了 V形钝前缘构型。相较于传统构型,逆向设计出的构型不仅壁面热流峰值显著降低,而且热流沿着中心线基本保持均匀分布。

关键词：高超声速流动 V形钝前缘非定常特性气动载荷激波干扰气动载荷防护设计

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

大型蜗壳泵非定常特性分析及协同优化研究

大型蜗壳泵非定常特性分析及协同优化研究

作者：韩振华江苏大学

学位级别：硕士

大型蜗壳泵多为立式带导叶单级单吸离心泵,常用于大型调水、引水工程中的高扬程、大功率泵站中。随着水利基础设施的不断完善,大型蜗壳泵的功率不断增大,对其综合性能提出了更高要求。为了增强大型蜗壳泵的水力稳定性,本文采用数值计算... 详细信息

大型蜗壳泵多为立式带导叶单级单吸离心泵,常用于大型调水、引水工程中的高扬程、大功率泵站中。随着水利基础设施的不断完善,大型蜗壳泵的功率不断增大,对其综合性能提出了更高要求。为了增强大型蜗壳泵的水力稳定性,本文采用数值计算与试验相结合的方法,深入分析了大型蜗壳泵的非定常流动特性,并通过涡识别方法、频域及时频域分析方法对其内部涡结构演变及压力脉动特性进行了研究。同时,为进一步提升模型水力效率,增强叶轮和导叶的匹配性,基于人工神经网络模型和多目标遗传算法对叶轮和导叶型线进行多目标协同优化。此外,还对比分析了小隔舌安放角蜗壳、隔断式蜗壳和大隔舌安放角蜗壳三种不同的隔舌型式蜗壳对大型蜗壳泵的影响。主要研究内容如下:（1）对大型蜗壳泵的水力模型进行三维建模、网格划分,采用SST k-ω两方程涡黏模型进行数值计算,将计算所得水力性能曲线与试验结果进行比较。设计工况下,效率、扬程及功率的相对误差均小于5%,表明数值计算能够较为准确地反映模型泵内部的流动状况。采用Ω涡识别方法对不同工况下叶轮和导叶一个旋转周期内的涡结构演变规律进行研究。发现不同工况下叶轮内均能明显地观察到Ω较高的区域分布周期性变化,区域分布面积先减小,再增大;导叶的Ω较高的区域在设计工况及大流量工况下随着叶轮旋转呈横条状在导叶流道内沿流向扩散,在小流量工况下则持续存在于导叶流道内。此外,采用快速傅里叶变换方法对叶轮和导叶内不同位置监测点的压力脉动进行频域分析。发现叶轮内各监测点压力脉动频率以轴频、导叶叶频及其倍频为主,各点压力脉动峰值沿流向逐渐增大,叶轮出口处最大。采用小波变换进行时频域联合分析发现,在压力面尾缘附近,压力脉动在高频处幅值存在周期性波动,叶轮内靠近壁面的位置压力脉动高频周期性波动更强。而在导叶内,各监测点压力脉动频率以叶轮叶频为主,各点压力脉动峰值沿流向逐渐减小。综合看来,叶轮与导叶间无叶区内压力脉动最强,而无叶区内压力脉动则以靠近蜗壳隔舌处最强,说明无叶区内的压力脉动也会受到蜗壳内流动的影响。（2）以设计工况下扬程和效率为优化目标,叶片型线控制点的8个坐标值为设计变量,采用人工神经网络模型拟合设计变量和优化目标之间的非线性数学关系,利用多目标遗传算法对大型蜗壳泵的叶轮和导叶进行多目标协同优化。利用Python语言及DOS命令编写自动数值计算程序,实现多算例自动计算。对拟合的模型进行线性回归分析,其中效率和扬程R值均大于0.9,对帕累托前沿点进行数值计算验证,效率最优点附近预测值相对误差均小于5%,表明人工神经网络模型整体预测精度优良。优化后,模型效率在各工况下均有提升,设计工况下提升1.21%,0.7Q工况下效率提升最大,为1.98%,同时扬程基本保持不变,而功率均有减小,这表明模型水力性能得到实质提升。利用熵产理论对优化前后叶轮和导叶内能量损失情况进行对比分析,不同截面内部大熵产率区域明显缩小。（3）分析了模型设计工况下蜗壳内各监测点的压力脉动特性。发现蜗壳各监测点中,设计工况下一个旋转周期内的压力系数峰峰值以隔舌附近最大,这表明大型蜗壳泵在带有径向导叶的前提下,蜗壳内压力脉动仍以隔舌附近最强。隔舌附近监测点压力脉动在不同工况下主频均为叶轮叶频。靠近扩散段位置的压力脉动会随着流量的增加而减弱,靠近第Ⅰ断面附近位置则相反,会随着流量的增加而增强。同时,针对小隔舌安放角蜗壳、隔断式蜗壳和大隔舌安放角蜗壳三种不同的隔舌型式蜗壳对大型蜗壳泵的影响进行对比分析,发现三种不同的隔舌型式蜗壳对大型蜗壳泵水力性能的影响主要在大流量工况（1.1Q）下,该工况下小隔舌安放角蜗壳效率最高,隔断式蜗壳效率最低,二者相差1.5%,其余工况下三者水力性能基本一致;设计工况下三种方案隔舌处压力脉动主频均为叶轮叶频,但隔断式蜗壳方案压力脉动状况恶化,压力系数波动及主频幅值均急剧增加。因此从压力脉动的角度看,隔断式蜗壳在大型蜗壳泵中应用时缺乏明显优势,小隔舌安放角蜗壳更适合。

关键词：大型蜗壳泵非定常特性多目标优化隔断式蜗壳

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

绕三维扭曲水翼的空化流动的非定常特性研究

绕三维扭曲水翼的空化流动的非定常特性研究

作者：曹友铨南京理工大学

学位级别：硕士

空化现象经常发生在水泵、水轮机、螺旋桨等水力机械叶片的表面,往往会引起叶片的振动和噪声,并影响水力机械的效率。目前,将基于水力机械叶片特征的翼型作为研究对象而开展空化现象的研究,是水力机械以及空化研究领域的热点之一。为了... 详细信息

空化现象经常发生在水泵、水轮机、螺旋桨等水力机械叶片的表面,往往会引起叶片的振动和噪声,并影响水力机械的效率。目前,将基于水力机械叶片特征的翼型作为研究对象而开展空化现象的研究,是水力机械以及空化研究领域的热点之一。为了深入探究绕水翼空化流动的非定常特性,作者基于两种三维扭曲水翼开展了非定常空化流动机理的实验与数值研究。主要研究内容及结论如下:设计加工具有不同剖面的两种三维扭曲水翼NACA0009和Clark-y,开展了绕这两种水翼的空化流动特性的实验研究。采用高速全流场显示技术研究了绕不同三维扭曲水翼在片状及云状空化阶段的空穴形态特征及其随时间的演变规律。研究结果表明:绕不同水翼的片状空化均表现为稳定性较好地附着型空穴,其尾部拓扑呈凸型结构。云状空化形态随着时间的推移呈现出周期性的演变过程,包括附着空穴的发展、侧向射流及回射流的推进、以及空泡团的脱落溃灭。相比于NACA0009水翼,绕Clark-y水翼空穴的附着位置更靠近下游。采用PIV(Particle Image Velocimetry)流场测量技术获得了两种扭曲水翼中间截面处的瞬时空化粒子图像以及空化流场结构图,分析了空穴形态与旋涡结构及速度分布的对应关系。研究结果表明:空化区域为低速区,脱落空泡团对应于大尺度的旋涡结构。相比于NACA0009水翼前缘附着性较好的空穴,绕Clark-y水翼前缘的空化形态呈游离状,从而导致Clark-y水翼的低速区域更靠近下游位置。基于实验结果,评价了 LES和PANS两种湍流模型在绕三维扭曲水翼空化流动数值计算中的应用情况,发现相比于PANS(fk=0.2)模型,LES模型能更好地展现绕三维扭曲水翼的非定常空化流动形态随时间的演变细节,可以捕捉到尺度更加丰富的旋涡结构,最终确定了一套基于均相流模型并耦合Zwart空化模型和LES湍流模型的数值计算方法。综合实验和数值计算方法深入研究了绕不同三维扭曲水翼的空化流动的非定常特性。探究了空化形态演变过程中的三维效应,揭示了 U型空泡团形成以及空穴形态拓扑结构的变化与反向射流辐射状推进方式的关系,分析了绕三维扭曲水翼的非定常空化形态演变特点对流场旋涡结构及水翼升力特性的重要影响,获得了附着空穴层与反向射流的相对厚度对非定常空泡脱落特性的影响规律,并发现空穴的附着位置受翼型几何曲率的影响较大。

关键词：三维扭曲水翼空化流动非定常特性反向射流 U型脱落空泡团

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

离心泵扭矩和转速的非定常特性研究

离心泵扭矩和转速的非定常特性研究

作者：郭义航江苏大学

学位级别：硕士

扭矩和转速是离心泵最重要的两个运行参数,它们是相互联系相互影响的整体,共同反映着离心泵内部流动状态。离心泵—电机作为一个整体系统,在实际运行过程中,由电机产生的扭矩通过转子轴系带动离心泵叶轮旋转对流体做功并将能量传递给流... 详细信息

扭矩和转速是离心泵最重要的两个运行参数,它们是相互联系相互影响的整体,共同反映着离心泵内部流动状态。离心泵—电机作为一个整体系统,在实际运行过程中,由电机产生的扭矩通过转子轴系带动离心泵叶轮旋转对流体做功并将能量传递给流体,是一个水—机—电三物理场耦合的过程,因此研究离心泵扭矩和转速的非定常特性对于掌握离心泵—电机系统的能量转换机理具有十分重要的意义。目前迅速发展的无传感器监测技术,即是通过电机电信号对离心泵的扭矩和转速进行提取,结合不同流态下扭矩和转速的特征,实现离心泵的流态诊断。因此,对离心泵扭矩和转速非定常特性的研究也将为无传感器监测方法提供理论支持。考虑到在离心泵实际运行中水—机—电的耦合作用,对离心泵扭矩和转速的仿真,必须建立水机电三物理场耦合的联合仿真方法,该方法更加贴合物理实际,也将为离心泵非定常特性研究提供新的思路。基于此,本文提出了一种能够实现水—机—电联合仿真的方法,采用试验研究和数值仿真相结合的方式,对离心泵扭矩和转速的非定常特性进行了研究。本研究的主要工作和创新点有:1、建立了简单可行的离心泵水—机—电联合仿真方法,使离心泵扭矩和转速的非定常仿真成为可能,为离心泵内部非定常流动特性的研究提供了新的思路。充分考虑了电机电磁力矩、转子轴系的响应特征、离心泵内部流场的非定常特性三者间的综合作用,最终建立了Fluent—MATLAB/Simulink联合仿真平台。2、搭建了基于虚拟仪器的试验采集平台,利用轴编码器基于变M/T法对转速的瞬态数据进行了高精度的测量。通过Labview编写程序对试验数据进行监测与采集,利用轴编码器基于变M/T法编写的转速采集程序,能够准确地捕捉到转速的动态变化,动态性能良好,数据精确度高。3、基于试验数据,对离心泵扭矩的非定常特性进行了系统的分析,建立了扭矩的时频特征谱。在时域上,离心泵的扭矩随着流量的增大近似线性增加,而扭矩波动程度则随着流量的增大而趋于平稳;在频域上,建立了不同流量及空化程度下扭矩的频率特征谱。在空化条件下,离心泵的扭矩具有明显的特征,本文建立了不同流量下离心泵扭矩的空化特性曲线。在不同流量及空化条件下,扭矩的主频均为轴频,波动程度与流量和空化状态无关,泵内部流动状态对扭矩主频作用不明显。4、基于试验数据,对离心泵转速的非定常特性进行了系统的分析,分别在时域、频域和时频联合域对离心泵的转速进行了研究,建立了转速的时频特征谱。在时域上,转速随流量的增大而降低,空化初生时转速波动程度最大;在频域上,获得了不同流量及不同空化程度下频域特征谱;在时频联合域上,转速信号的主要能量集中在39Hz-46.9Hz,该部分能量占整个转速信号能量的50%以上。

关键词：离心泵联合仿真转速扭矩非定常特性试验研究

近壁方柱绕流湍流场非定常特性的PIV实验研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

近壁方柱绕流湍流场非定常特性的PIV实验研究

作者：万津津上海交通大学

学位级别：硕士

本文研究工作受国家自然科学基金(50606024)“后缘尾涡脱落非定常流场涡声相关的实验研究”和NSFC(中国自然科学基金会)-KOSEF(韩国科学与工程基金会)合作研究项目“湍流场相干结构涡声相关实验和理论研究”资助。本文利用PIV(Particle ... 详细信息

本文研究工作受国家自然科学基金(50606024)“后缘尾涡脱落非定常流场涡声相关的实验研究”和NSFC(中国自然科学基金会)-KOSEF(韩国科学与工程基金会)合作研究项目“湍流场相干结构涡声相关实验和理论研究”资助。本文利用PIV(Particle Image Velocimetry)对近壁方柱绕流的非定常特性进行了细致的研究,揭示了壁面对近壁柱体绕流流动的影响;同时,通过对流动控制方程的分析,提出了基于PIV速度场测试结果的流场压力预测方法。首先,作者根据实验要求设计了用于湍流机理实验的低速循环水槽,并建立了用于获取方柱绕流平均速度场数据的高分辨率PIV系统,以及用于流场非定常测量的时序PIV(Time-Resolved PIV,TR-PIV)系统。通过对PIV测量得到的速度场进行统计分析,获得了流场流线图、剪切力分布、回流间歇因子分布等。对四种近壁结构(G/D=0.8、0.4、0.2、0.1,G为方柱与壁面间距,D为方柱截面边长)的流场对比分析后,揭示了方柱靠近壁面时,壁面对方柱绕流流动的影响。通过对时序PIV结果的频谱分析、相关分析及瞬态流场的分析,阐述了方柱与壁面间距不同时,方柱后旋涡脱落的频率和形态变化,以及旋涡脱落后在方柱尾部的运动状态和发展演化过程。此外,本文对基于PIV速度场测试结果的流场压力预测方法进行了探索研究。作者分别在层流和湍流两种情况下,对流动控制方程进行分析并简化,得到压力计算公式。在对压力计算公式中的微分项处理时,本文给出了两种离散方法并比较了其优越性。在对本文所提出的算法进行验证后,对结果和产生误差的原因进行了分析。

关键词：近壁方柱尾迹非定常特性 PIV 压力场

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

水泵水轮机导叶水力矩非定常特性研究

机械工程与技术 2018年第5期7卷 409-417页

作者：张永会张亚武刘贵仁滕跃关羡滨樊红刚陈阜南刘德有曹云周领松花江水力发电有限公司白山发电厂吉林国网新源控股有限公司北京清华大学能源与动力工程系北京河海大学水利水电学院江苏南京

活动导叶水力矩大小及机组运行过程中水力矩变化情况对导叶轴及导叶保护装置的设计十分重要。本文采用数值模拟的方法研究了水泵水轮机在正常发电工况下导叶的水力矩特性。分析了流场的非定常性对导叶水力矩的影响。采用快速傅里叶变换(... 详细信息

活动导叶水力矩大小及机组运行过程中水力矩变化情况对导叶轴及导叶保护装置的设计十分重要。本文采用数值模拟的方法研究了水泵水轮机在正常发电工况下导叶的水力矩特性。分析了流场的非定常性对导叶水力矩的影响。采用快速傅里叶变换(FFT)的手段分析了导叶水力矩的频率成分及相邻导叶水力矩间的相位关系。结果表明,随着导叶开度的增大,导叶水力矩从正值变为负值,这使得导叶由自关趋势转向自开趋势。转轮对导叶的动静干涉使得导叶水力矩呈周期性变化。相邻导叶的水力矩变化存在相位差,这反映了转轮旋转引起的导叶水力矩的规律性变化。

关键词：水泵水轮机导叶水力矩动静干涉非定常特性