织构化动压滑动轴承非线性油膜力解析模型

针对有限差分法(FDM)解析Reynolds方程迭代次数多的缺点,提出了一种基于Sommerfeld油膜边界,通过分离变量法求解表面织构动压轴承油膜力的解析模型。分析了长径比、偏心率和织构参数对非线性油膜力的影响,对比了本文的解析模型与短轴承模型、FDM和计算流体动力学(CFD)的计算结果。研究结果表明:长径比和偏心率分别为0. 25～0. 80和0. 10～0. 95的织构化轴承油膜压力和油膜力分别为近似抛物线分布和近似指数分布。长径比为0. 25的本文模型同短轴轴承模型油膜压力分布具有很好的一致性;而长径比为0. 80的本文模型与CFD计算结果,在0°～60°和130°～180°油膜域内也具有很好的一致性。本文模型能够准确地描述表面织构动压轴承油膜力的变化,同时该方法的正确性也得到了验证。     

用格子Boltzmann方法计算电磁场中圆柱绕流的减阻问题

利用格子Boltzmann方法,模拟电磁场中的圆柱绕流过程,研究电磁力对圆柱所受阻力的影响,并分析了曲线边界处理方法和曲线边界受力的计算方法;计算得到了不同强度的电磁力作用下圆柱绕流的流线、等涡线及阻力系数.结果表明,电磁力能改变圆柱绕流的边界层结构,延缓边界层的分离,同时还能有效抑制旋涡的脱落,减少阻力.     

翼剖面二相流压力分布计算

在船用螺旋桨桨叶表面充气以形成气膜是改善其空泡特性的有效方法之一．应用薄边界层理论和源汇分布面元法实现了水气二相流在叶剖面上的流动匹配计算,确定了水动力压力分布和空泡斗,揭示了空泡性能变化的机理．通过同NACA4412非对称叶剖面和NACA0012对称叶剖面压力分布试验结果的比较表明,数值模拟计算结果是可信的,从而为半潜桨和表面切入桨设计的水动力性能计算提供了有效的数值方法．     

数值模拟电磁力作用下的椭圆柱绕流

利用格子Boltzmann方法(LBM),对电磁力作用下的椭圆柱绕流进行数值模拟,研究了电磁力椭圆柱绕流的影响,并且分析了曲线边界处理方法和曲线边界受力的计算方法,计算得到了不同强度的电磁力作用下椭圆柱绕流的流线,揭示了它的变化机理。结果表明:格子 Boltzmann method方法计算过程简单合理,而且电磁力能够改变椭圆柱绕流的边界层结构,抑制椭圆柱表面的流动分离,消除旋涡脱落。     

船舶反弯扭螺旋桨水力特性的数值模拟与分析

运用计算流体力学方法(CFD)对船舶反弯扭螺旋桨的水力特性进行数值模拟计算,获得了螺旋桨的推力系数、扭矩系数及敞水效率等水力特性参数,与试验结果进行了比较,两者吻合良好.模拟计算提供了详细的三维流场分布,可对反弯扭桨叶的工作特性和叶梢涡、尾涡及气蚀的分布状态进行深入的分析.在叶面邻近区域采用层叠式的半结构网格以适应边界层的计算要求,在边界层外的流动区域采用非结构网格,取得了较高的计算精度.     

滚道表面凹坑对脂润滑滚动轴承油膜特性的影响

采用数值计算方法分析了不同尺寸大小和位置的滚动轴承滚道表面凹坑对脂润滑油膜压力和油膜厚度分布规律的影响,并与光滑表面情况下的脂润滑油膜压力和厚度的分布进行了对比,最后采用扫描电子显微镜和能谱仪(EDS)对理论计算结果进行了验证.结果表明:表面凹坑的存在使表面凹坑边缘位置存在油膜压力峰,而在表面凹坑中心周围区域油膜压力急剧减小;表面凹坑润滑区域在靠近入口处一侧至靠近出口处一侧方向的润滑油膜厚度出现跃升现象,但相比于光滑表面,润滑脂油膜整体变薄;表面凹坑的尺寸大小和所处位置对油膜压力和油膜厚度的分布均有显著影响.     

计算旋转螺旋面三维边界层的一种积分方法

本文将计算二维层流边界层的Thwaites方法和计算二维湍流边界层的Truckenbrodt方法推广,用以求解旋转系统的“准三维”边界层方程,得到了计算旋转螺旋面上三维边界层的一种可迭代求解的积分方法.应用此方法进行了两例计算.计算结果与理论精确解或实验测量的对比表明,本文方法是有效的.     

计算三维可压缩湍流边界层大横向流的一个积分反方法

本文研究三维可压缩湍流边界层在比较大的横向流下的反方法计算。将改进的Mager剖面推广到可压缩情形。在极限流线角直到45度的大横向流情况下得到与实验符合的结果,显示出本方法好的应用前景。     

新型搅拌制粒机搅拌桨的几何分析及计算

新型快速搅拌制粒机中的搅拌桨,形状复杂,其成形原理及计算方法未见阐述.本文分析了该桨的工作原理,导出了桨叶上曲线和曲面方程.最后进行了实例计算,计算所得桨叶几何尺寸与实物相符合.     

高速水平轴风轮机桨叶几何尺寸的精确计算

本文提出一种根据桨叶的气动计算而得到的原始参数进行高速水平轴风轮机桨叶表面点空间坐标的精确计算原理及程序,以保证在桨叶的设计阶段的尺寸误差最小。文中还通过一实例说明其应用。     

螺旋桨气动/噪声多目标优化设计

针对某大尺寸螺旋桨开展气动/噪声多目标优化设计。基于升力面理论,开展了螺旋桨气动性能计算,通过与试验结果对比,验证了计算结果的准确性;基于Hanson频域远场噪声计算方法,开展了螺旋桨远场噪声评估;以螺旋桨桨叶沿展向分布的弦长、安装角、弯和掠为设计变量,在不改变螺旋桨桨叶数、半径和转速的情况下,以螺旋桨气动性能不降低和远场噪声降噪最大为优化目标,开展螺旋桨的气动与噪声联合优化设计,优化设计结果与高精度算法的计算结果进行了对比验证。优化结果表明,在不降低螺旋桨气动性能的情况下,优化设计的螺旋桨在1阶离散分量处的远场气动噪声降低5dB,2阶和3阶离散分量处也有明显的降噪效果。     

桨叶尖削对高空无人机气动性能影响

螺旋桨在临近空间高速运转时,由于工作环境大气物理特性,桨尖区域受空气压缩性影响严重,使螺旋桨气动性能降低。为了改善高空螺旋桨的高速性能,将翼尖修形的思想应用于高空无人机螺旋桨上,分别对螺旋桨桨尖区域进行不同角度的尖削。计算模型应用多参考系模型和周期性边界条件,对不同尖削桨叶运行状态进行模拟并对桨叶气动性能进行计算,根据计算结果分析桨叶尖削对螺旋桨气动性能的影响。研究结果表明：对螺旋桨桨尖区域进行尖削,可以减缓桨尖空气压缩性影响,减小桨尖阻力,进而提升螺旋桨气动性能,且当尖削角度α=70°时,螺旋桨的高速性能最佳,其气动效率相比与原始桨叶提升约5%。     

螺旋桨强度的厚壳元分析

本文介绍厚壳元形式的有限元方法,用来对螺旋桨强度进行数值分析。在编制螺旋桨应力分析的计算机程序时,考虑到螺旋桨叶几何形状复杂,为大幅度减少输入数据,加入自动生成桨叶弦向展向网格上坐标值的前处理子程序。用此计算机程序计算了文献[4]提供的实例,与实验结果比较表明本计算所得到的螺旋桨桨叶位移和应力与实验结果吻合良好。与板壳元法和三维曲面元法计算结果比较表明本方法与三维曲面元法一样,比板壳元法有更高的精度,而计算所需机时比三维曲面元法更省。     

计入粘性影响的螺旋桨性能计算

应用非线性定常力面理论计算螺旋桨水动力性能，引入准三维高阶近似Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程，辅以二模式湍流方程以及差分数值方法计算浆叶边界层，通过迭代匹配计算考虑粘性对螺旋桨性能的影响，计算实例表明，理论计算结果同模型试验相应结果符合良好。     

螺旋桨CFD不确定度及叶形对桨叶变形的影响

为了研究螺旋桨在水动力作用下的变形特性,通过计算流体力学(CFD)理论,结合雷诺平均Navier-Stokes方程并选用SSTk-ω湍流模型对438X系列螺旋桨的敞水性能进行数值模拟;针对4381螺旋桨设计了3套网格,并进行了螺旋桨敞水性能的不确定度分析;将CFD软件计算与有限元法求解相耦合,计算所得水动力载荷通过插值技术传递给螺旋桨,以分析桨叶应力分布及其叶梢处的变形情况.结果表明,在水动力载荷作用下,复合材料螺旋桨桨叶将产生明显变形,且不同螺旋桨所产生的侧斜和纵倾等均不同,在复合材料螺旋桨的设计和流-固耦合计算中必须加以考虑.     

基于UG/Grip的船用螺旋桨三维建模关键技术

为建立精确的船用螺旋桨三维模型,采用UG/Grip二次开发技术探讨了船用螺旋桨三维建模的关键技术,实现了对桨叶叶尖、导(随)边缘过渡、防鸣音随边、根部过渡等关键部位的合理处理,建立了精确的三维螺旋桨模型.     

船用螺旋桨盘前方诱导速度计算

提出了计算船用螺旋桨盘前方诱导速度场的计算模型及方法。假定桨前方诱导速度可由三部分组成，即ｕ＝ｕＬ＋ｕｂ－ｕＦ，ｕＬ为由 Ｌｅｒｂｓ诱导因子法所计算的诱导速度；ｕＦ为由场点至桨盘处自由涡系在场点处所产生的诱导速度；ｕｂ为桨盘处附着涡在场点处所产生的诱导速度。这三部分诱导速度计算均十分简单，从而避免了由桨盘处开始向后泄向无穷远处自由涡系在场点处所产生的诱导速度计算时所必须进行的一无限数值积分，计算方法中计入了桨叶有限叶数的影响。所作实例计算与试验结果比较，吻合良好。     

具有分流叶片的离心式压缩机叶轮跨叶片流动计算

本文提出了计算具有分流叶片的离心式压缩机叶轮跨叶片方向的计算方法,这一方法运用统一的控制方程处理不同区域的问题,在每一个区域之间的数据结构联结均有程序自动完成。分流比的确定参照现有的方法,以分流叶片前缘点坐标插值获得,并考虑出口条件的影响。根据叶轮进口轴向分速和叶片对上游的影响确定上游过界条件,下游边界条件根据绝对速度等环量变化确定。算例结果表明,分流叶片长度、圆周位置均对流场有很大影响,当分流叶片前缘处于相邻两长叶片中间,而后部偏向长叶片压力面一侧时,流动状况有较大改善,并且叶片载荷减小,出口库塔条件满足。