涡轮叶片MDO实现的进展

航空发动机涡轮叶片系统的设计涉及了空气动力学、热学等等诸多相互关联或耦合的学科,往往需要通过各学科之间反复的协调分析才能设计出性能优良的系统。为突破以往过分依赖经验的设计方法,近年来众多学者对发动机叶片的MDO技术进行了大量的研究和探索。我们借助国际上先进的MDO软件iSIGHT建立了集成不同数值模拟器的MDO平台,并将其成功地应用于涡轮叶片的MDO过程中。     

无限长条板中动裂纹尖端的特性

介绍了断裂动力学的基本方程,得出了动裂纹尖端的近似应力场、位移场以及动应力强度因子,对尖端的塑性区做了一些讨论,推导出的裂纹尖端特性的基本理论,可指导工程中的设计和生产中的安全防护,并可以预测动裂纹开裂时的状态和扩展趋势.     

大功率半导体发光二极管液冷板散热性能分析

液冷板体积小,散热效果明显,被广泛应用于密集电子器件的散热。为研究液冷板内部的流动与传热过程,实现高效散热,利用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)方法对液冷板进行热固耦合三维数值模拟,对比分析了水、乙二醇、酒精及甘油4种常见的不同类型冷却液在冷板内的流动规律与换热特性,研究了冷却液入口流速对综合散热性能的影响,并通过理论计算的方法加以验证。结果表明：设计的液冷板具有较好的流动和换热性能,4种冷却介质的综合散热效果均随入口流速增加而得到不同程度改善,最佳入口工况流速为2.5 m/s。以发光二极管芯片结温为散热性能指标,发现水的散热效果最佳,基板表面温度分布较为均匀。     

尾缘锯齿齿角变化对空调外机轴流风叶声场影响的试验研究

为探索尾缘锯齿齿角变化对空调外机轴流风叶声场的影响,根据《声学声压法测定噪声源声功率和生能量级反射面上方近似自由场的工程法》(GB/T 3767—2016)规定的声压级测量方法,在额定转速下采用传声器阵列对不同角度的尾缘齿角风叶进行时间平均声压级测量,利用波束形成技术探究风叶噪声源分布规律。试验结果表明：随着尾缘齿角的增加时间平均声压级均值非线性减小,尾缘齿角为90°的风叶比尾缘齿角为0°的风叶时间平均声压级均值降低了3.2～5.8 dB;随着声辐射频段的增加声源位置向叶尖方向移动且声源的声压级逐渐降低,同时锯齿齿角越大,声源位置随频率增加移动速度越快,移动距离越大。低频段声源位置随齿角变化较小,高频段声源位置随齿角变化较大。为低速小展弦比轴流风叶的降噪工作提供试验参考。     

纵向涡强化片式散热器换热性能的数值分析

为提高油浸式变压器用片式散热器的综合换热性能,在散热器空气侧安装新型六边形翼涡流发生器,通过数值模拟研究涡流发生器的纵向间距、攻角以及形状对片式散热器换热性能的影响,并运用场协同原理从速度场和温度场相协同的角度阐述纵向涡强化换热的机理。结果表明：同等面积下六边形翼的阻力因子较矩形翼有所增大,但其努塞尔数的提高更加显著;当六边形翼C涡流发生器布置间距为60 mm、攻角45°时,速度矢量与热流矢量间的夹角最小,速度场和温度梯度场协同性最好,散热器综合换热性能最佳,比普通片式散热器的综合换热性能提高26.52%。     

关于叶栅气动弹性稳定性的四种数值计算方法对比研究

为了研究不同计算方法对颤振计算的影响,采用标准低压涡轮叶栅颤振模型——STCF4(standard test configuration 4)算例4中的628跨音速工况,分别用四种颤振计算方法(能量法、影响系数法、驻波模态法和单叶片模态法)进行全面计算和分析,为工程实践选取合适的颤振计算方法提供参考。阐述了涡轮叶栅中后行波比前行波更不稳定的原因,展现了叶片间相位角的形成过程,从而揭示了叶片间相位角对结构气动弹性稳定性具有关键性作用的原因。     

旋转效应对风力机叶片升力性能影响的研究

采用商业软件FLUEN6．2对NREL风力机就8m／s-15m／s风速范围进行了数值计算,对由于旋转导致叶片升力增大现象进行了分析,并将计算结果与NASA风洞试验结果进行了对比．计算结果表明风速〈10m／s时,叶片上的压力分布与试验结果吻合较好,只有r／R=0．47段有较大偏差,当风速〉10m／s时,二者的偏差也随之增大,但差别不是很大,除叶片根部区域以及偶尔在r／R=0．47区域二者存在差别外二者吻合较好．从计算得到的流线图可以看出,在叶片吸力面上有较大的分离和横向流动区域,可以证实由于旋转效应,在r／R=0．30和r／R=0．47的2个区域存在升力增大和失速延迟现象．     

飞机尾流的仿真平台构建研究

大量研究表明飞机飞行过程中,若遭遇前机尾流,飞行安全将会面临严重的威胁,因此飞机尾流的探测成为飞机飞行安全特别是机场安全的关键难题.针对上述背景,构建了飞机尾流电磁散射特性与三维视景仿真系统,研究飞机尾流稳定段的演化趋势,得到了飞机尾流的速度分布特性和RCS特性等量要雷达特性,为飞机尾流的雷达探测研究奠定了理论基础.建立的飞机尾流视景仿真模块逼真的模拟了飞机尾流的演化趋势,为机场航空管制提供了直接有效的管理手段.     

薄拱坝坝身泄洪布置及消能效果的研究

薄拱坝坝身泄洪方式,一般采用表、中、深孔单独泄洪或联合泄洪等方式,故有单层、双层和多层射流流态,水舌竖向冲击消能方式是一种较好的新型消能工,并已被试验和工程实践运行证明,具有很好的消能效果。运用新型消能工使加大薄拱坝坝身泄洪能力成为可能。