航空数值天气预报模式下风场及风切变小尺度数值模拟

针对风切变这一影响航空飞行的主要天气现象,进行小尺度下的风场数值模拟研究。实验模拟时段为协调世界时2014年6月8日06时至2014年6月8日24时(9日00时),对研究区域内生成并过境的强对流天气系统进行中小尺度的绝对涡度、水平风场和垂直风场的模拟;并提取小尺度下的风速风向值,尝试对风切变提取。结果表明:1数值模式能够清晰立体地模拟出这一次强对流天气系统的生成和运动的整体状况;2小尺度下能够对该强对流天气系统的局部进行精细化的立体的模拟;3通过分析小尺度下的数值模拟输出产品,能够判别出风切变;4对于风向数据,采用余弦平滑法能够进行有效的质量控制观察分析。     

低地磁扰期间海南电离层F2层临界频率的观测与IRI预测结果的对比研究

国际参考电离层模型(IRI)是非常有影响的电离层经验模型之一,利用该模型对我国东亚地区,尤其是海南低纬度地区,进行长期预测的效果尚未研究。通过对一个太阳活动周(2002~2012年)期间海南观测站(19.5°N,109.1°E)数字测高仪DPS-4D观测到的电离层临界频率foF2在低地磁扰动条件下的月中值日变化、季节变化和年变化进行了分析;并与相应的IRI-2012模型预报值进行了对比研究。结果表明:1观测到的foF2存在着明显的冬季异常和半年异常现象,对太阳活动存在着明显的依赖关系;2IRI-2012模型预报值虽给出了海南foF2的基本观测特征,但细节上IRI模型预测值与观测值还是存在着地方时、季节和年度偏差,主要表现为:在太阳活动低年模型存在高估;在太阳下降年期间模型存在低估;在太阳活动较高时期模型存在明显的分季低估,冬、夏季高估;整体上,多数偏差率在±20%以内。偏差率较大的时段主要集中在0500-0800LT,这与以前研究结果基本一致。这些结果对进一步完善IRI模型,尤其是在中国低纬度地区foF2预测参数方面,具有重要的参考价值。     

结冰风洞绝热系统设计与实现

结冰风洞是研究飞行器表面结冰机理和防除冰方法的试验设备。典型的结冰风洞采用风扇或压缩机驱动的连续式风洞结构;并且一般设计有洞体绝热系统。绝热系统对结冰风洞性能、运行经济性等方面具有重要影响。通过总结某结冰风洞绝热系统的研制和使用经验,着重分析了结冰风洞绝热系统的传热计算方法和结构设计方案;并且通过实验研究对绝热系统的性能进行了验证。     

大功率风电机组用轴承钢中非金属夹杂物特征及来源分析

采用非水溶液电解法萃取大功率风电机组用轴承钢轧材中的非金属夹杂物,结合SEM和EDS分析,对夹杂物的形貌、尺寸、成分及类型进行表征,并分析其可能来源。结果表明,该风电轴承钢轧材中非金属夹杂物主要包括Al-Ca-Si-Mg系氧化物和Al-Ca-Si-Mg系硫化物两大类;在钢中T[O]含量仅为0.0007%时,仍存在以SiO2为主的Al-Ca-Si-Mg系大型夹杂物。     

考虑女儿墙效应的多跨工业厂房风荷载改进算法

基于计算流体动力学方法,对不同来流风速和风向情况下带女儿墙的多跨钢结构厂房周围的风压、风速和湍流特征进行计算分析。结果表明：（1）厂房对风压的影响范围为厂房上风向约50 m、下风向80～200 m;(2)厂房后方40 m以下的风速廓线都受到厂房的明显影响,这种影响会延续到厂房下游600 m左右;（3）不同风向情况下厂房四周墙面风荷载的数值仿真结果差异很大,其中,风向角为0°和180°时的仿真结果与按照规范计算所得的结果基本一致。最后,根据厂房屋面压力的数值仿真结果给出了更为简单有效的带女儿墙的多跨厂房屋面分区方式。     

有无车轮对低风阻车型气动特性的影响

针对有无车轮低风阻电动汽车模型进行数值计算,并通过对两种模型是气动力、表面压力、速度场等计算结果对比,评估了有无车轮对低风阻车型气动特性的影响。研究表明：车轮的存在使得整车气动阻力增大63.8%,其中各部件的贡献从大到小依次为前轮室、车身前部、背部、车底（负贡献）、后轮室;而升力增大一倍多,主要来源于车底的贡献;流场结果显示车轮对车身的气动作用体现在车轮带来的全局阻塞和局部尾迹两种效应的综合影响;后轮及后轮导流罩产生的尾迹会导致低阻车尾部涡环强度增强,回流区长度减小,背压降低。综合气动阻力、升力、压力分布和流场对比分析,明确了车轮的存在会给低风阻车型带来较大的气动特性变化。     

一种新数值工具在车辆气动声学开发中的应用

为了优化车辆开发过程的有效性,数值气动声学分析法的实施和应用对汽车制造商来说变得越来越重要。提出了一种结合延迟分离涡流模拟和基于Lighthill方程及声学扰动方程的有限元模型混合数值工具,应用OpenFOAM和Actran软件实现了基于声学有限元法的近场声源区提取及声学压力脉动计算,并尝试应用于车顶扰流板及后视镜区域的气动噪声计算及分析。在兰博基尼Urus车型上,研究了不同车顶扰流板设计的气动声学行为,将仿真结果与斯图加特大学气动声学全尺寸风洞的实验结果进行比较,发现了令人信服的相关性。此外,探讨了扰流板上的主要噪声产生机制,研究了汽车表面压力波动水平随几何形状改变的变化情况。     

基于VMD和IBA-LSSVM的短期风电功率预测

为了提高风电功率预测精度,提出了一种基于变分模态分解(VMD)和改进的最小二乘支持向量机(LSSVM)的短期风力发电功率预测新模型。利用VMD将功率历史数据分解成趋势分量、细节分量和随机分量以降低原始数据的复杂性和不平稳性,然后建立IBA-LSSVM预测模型,利用改进蝙蝠算法(IBA)对最小二乘向量机的参数进行优化,并分别对各个子模态进行预测,叠加子模态的预测结果以得到最终的发电功率预测值。对宁夏某风电厂功率预测结果证明了该模型的有效性,通过不同预测模型的对比验证了模型具有较高的预测精度。     

基于属性理论的西部地区高速公路后评价

为了科学、有效地总结西部地区已投入运营的高速公路项目的经验教训,提高西部地区高速公路项目管理水平,基于属性理论建立了西部地区高速公路后评价模型。首先,从过程评价、投资与效益评价、影响评价、目标持续性评价4个方面构建了西部地区高速公路后评价指标体系。属性理论的运用,能将定量因素和定性因素有机结合起来进行评价,运用属性理论建立了后评价模型。最后,将该公路后评价模型应用于甘肃省某高速公路项目,并通过获取的各项基本参数,对案例公路进行了后评价分析。研究结果表明,该项目实施与运营效果良好。针对于这一评价效果,对案例项目的经验教训进行了总结,提出了关于西部地区高速公路项目发展的针对性建议。     

密实度对10 MW垂直轴风力机气动性能的影响

为研究密实度对10 MW级直叶片垂直轴风力机气动性能的影响,采用计算流体力学的方法,对二维非定常流场进行数值模拟,通过重叠网格技术对旋转域运动结果进行分析与研究,重点分析了叶片数量和弦长这两个影响密实度的重要参数对风力机能量利用率的影响。研究结果表明：叶片数量和弦长的变化均会对垂直轴风力机气动性能产生影响,且改变叶片数量产生的影响更加明显。研究结果为风力机参数选择提供了参考依据。