基于蜗舌改型的空调用离心风机流动分析及降噪研究

本文采用计算流体动力学和声类比相结合的混合方法对空调用离心风机进行流场以及声场的计算,同时进行风机风量和噪声的实验测量,验证所采用的数值计算模型和计算方法的有效性.针对原型非常规蜗壳,提取蜗壳中间截面型线进行直蜗舌的蜗壳设计,在此基础上设计了三种倾斜蜗舌的蜗壳.根据数值计算结果,对最优倾斜蜗舌进行了实验验证。经实验测试,风机在各个工况点风量均有提升,在最大风量点风量提升6.0%,噪声降低1.4 dB(A).数值分析风机内部流动特征及噪声特性,发现在蜗舌附近流动区域内湍流强度和涡量明显减小,在叶片通过频率处声功率谱密度以及噪声峰值明显下降,这也表明风机的旋转噪声得到了有效控制。     

离心压气机级间压力测试研究

为获得离心压气机各元件静压分布,苇点开展了跨音速离心压气机级间静压测试研究,研究结果表明:(1)蜗舌未造成导风轮进口静压分布周向不均匀;(2)蜗舌导致了短叶片轮缘静压分布的周向不均匀性;(3)同一转速,跨音速高效工况周向静压分布并不均匀;(4)跨音速时,蜗壳沿流动方向总是减速扩压;(5)相同转速,扩压器静压提升变化很小(约3kPa),而叶轮静压提升变化很大(约13～50 kPa),叶轮静压提升的改变决定着特性线的陡峭程度。     

某型低压涡轮导向器叶栅改型实验研究

实验研究了不同冲角下子午流道具有较大扩张角的某型低压涡轮导向器原型和改型叶栅的气动性能。结果表明,通过改变端壁型线扩张规律及三维叶型积迭线,改型叶片表面静压分布更加合理,叶栅的流动损失显著减小,流场结构得到明显改善,叶栅气动性能的提高表明改型是成功而且有效的。     

氧碘化学激光器直线分段扩开型扩压器实验研究

 研究了不同几何外形参数对直线分段扩开型氧碘化学激光器(COIL)扩压器性能的影响,实验结果表明：光腔上下壁扩开全角8°时,选取4°超扩段扩散角可获得较好的压力恢复和隔离光腔流场的能力;超扩段增加2 mm竖隔板可降低光腔后部壁面静压,且截止反压提高约12%;在相同腔压下,10°截角唇口的截止反压比直角唇口和1/4圆弧唇口截止反压高出约7.6%;超扩段入口四壁增加人工粗糙带能明显改善光腔壁面静压的分布,并有效提高扩压器效率。     

控制周向截面积分布的风机蜗壳优化设计方法

针对某前弯式离心风机蜗壳提出一种控制周向截面积分布的优化设计方法.该方法将优化算法与数值模拟分析相结合,在仅改变蜗壳型线的前提下,以控制蜗壳型线的四个结构参数为优化变量,以效率不减、风机全压最大为优化目标。通过对比原型风机的数值与试验结果,验证数值计算的可靠性.优化前后的结果表明,合理的蜗壳周向截面积分布方式能明显改善风机性能.优化后蜗壳改善了风机叶轮出口处的流场结构,增加了该处的气流速度并减小了气流角,最终使得风机全压提升45 Pa,风机效率提高1.15%.     

光腔与扩压器的一体化优化数值模拟

采用数值模拟方法对化学氧碘化学激光器光腔通道、超声速扩压器一体化方案的优化展开研究,对扩压器的角度、构型、背压等参数对扩压性能的影响以及对光腔内流场的影响进行计算和分析。研究结果表明:传统的直接扩散型以及平直段+扩散段型的超声速扩压器,抵抗背压影响的能力较弱,且光腔出口处静压急剧升高,影响了光腔内的流场;通过在平直段+扩散段型的超声速扩压器的平直段部分,插入数片楔形体,可以将扩压器的工作背压提升33%以上,且可以有效地隔绝扩压器对光腔内流场的不利影响,从而使光腔下游的逆压梯度大大降低;同时,由于缩短了扩压器的长度,扩压器的总压损失明显降低,冷流状态下的总压恢复系数达到0.484。     

CO_2冷风机性能实验研究

冷风机是冷库中的核心设备,而CO_2作为制冷剂优点良多。以CO_2冷风机为研究对象,设计了静压箱宽度可变的冷风机,实验研究了静压箱宽度、迎风面风速以及蒸发温度对CO_2冷风机性能的影响规律。结果显示,静压箱宽度增大时,迎风面风速均匀性越来越好。在一定范围内,传热系数与静压箱宽度呈正比关系。有最佳迎风面风速(3.2—3.6m/s)使冷风机性能最好。冷风机的传热系数和制冷量都与蒸发温度成正比。     

V型叶尖对风力机振动特性影响的实验研究

为了找到不同几何参数V型叶尖结构对风力机振动特性的影响,利用PULSE18.0结构振动分析系统结合瞬态激振法,选取振动频率范围0～400 Hz和特定激励点,获得叶轮的固有频率;在低速风洞中,通过三向振动加速度传感器测定额定风速12 m/s时不同转速所对应的振动加速度,并分析改型前后叶轮前二阶振动频率。结果表明:改变叶尖形状减小其质量后获得的V-1型叶尖叶片和V-2型叶尖叶片其固有频率均比未改型叶片要高;改型后的叶片先于未改型叶片脱离共振带,其中V-2型叶尖叶片最早脱离共振带,这对于叶片避免共振和叶片叶尖外形的设计有一定的借鉴意义。     

铜铝复合管在空调蒸发器中应用的试验研究

主要针对铜铝复合管(CCA管)在空调蒸发器集气(液)管替代铜管应用进行了试验研究。从焊接工艺、弯曲性能和弯曲后抗压性能方面对9.52×0.7型号的铜铝复合管进行替代研究。结果表明:铜铝复合管焊接处的抗拉强度为114.1MP,延伸率为30%,可以满足产品要求。它具有良好的弯曲性能和弯曲抗压性能,经过不多于四次的弯曲试验,复合管集气管的极限压力为19MP,高于饱和制冷剂3倍工作压力。将铜铝复合管集气管的空调与原机在焓差实验室进行整机性能试验,结果表明:它们的制冷量相差10W,能效比基本不变,可以满足国家标准,对空调器的性能基本没有影响。同时在噪声实验室对整机进行噪声测试,测试结果显示,与原机型相比,在高中低三种风量状态下,噪声分别增加0.5/0.6/1 dB(A),满足原机型噪声标准。与铜管相比,在相同条件下,复合管集气(液)管可以降低成本29.2%。     

浅海起伏海面下气泡层对声传播的影响

分析了起伏海面下风浪引起的气泡层对海面反射损失和对声传播的影响.一方面,气泡层会改变原来水中的声速剖面;另一方面,气泡层会对声波产生散射和吸收作用.考虑以上两方面的因素,分析了不同风速下气泡层对海面反射损失和声传播损失的影响,仿真发现,在风速大于10 m/s时,对于2 k Hz以上频率时气泡层对小掠射角下海面反射损失的影响不可忽视.在给定的水声环境中,当声源深度和接收深度都为7 m时,风速为16 m/s的风浪下生成的气泡层,在10 km处对3 k Hz的声传播损失的影响达到8.1 d B.当声源深度和接收深度都为18 m时,风速为16 m/s的风浪下生成的气泡层,在10 km处对3 k Hz的声传播损失的影响达到4 d B.     

吸油烟机内风道系统性能优化研究

吸油烟机内风道系统结构对吸油烟机气动性能有着十分重要的影响。本文首先采用计算流体力学软件FLUENT对吸油烟机气动性能进行数值模拟,将数值与实验测量结果进行对比,验证了数值计算模型和计算方法的有效性。然后针对吸油烟机箱体进风宽度比ε、蜗壳宽度B和蜗壳出口扩张率β,采用响应面法对吸油烟机性能进行优化。基于优化前后吸油烟机内部流动特性的CFD结果分析,揭示了吸油烟机箱体结构参数对其气动性能的影响,并对优化的吸油烟机风道系统的气动性能和噪声进行了实验测量。结果表明,通过参数优化,吸油烟机内流动状态得到改善,流动损失减小。优化的吸油烟机的全压在整个工况范围内都得到了不同程度的提升。当噪声基本保持不变时,吸油烟机最大风量增加了0.95 m~3/min。     

结冰对风力机叶片影响的数值研究

本文利用商用CFD软件Numeca针对NREL Phase VI风轮结冰前后进行数值计算,计算包含风速由5 m/s至17 m/s区间各典型工况,并对计算结果进行了气动参数和载荷等相关分析。由此得出结论:结冰可以带来最高达51%的功率损失,同时会使风力机提前失速以及提高了启动风速等;结冰会导致在较高风速下叶根挥舞弯矩急剧增大从而增大叶片叶根强度要求;另一方面由叶片沿展向载荷分布得出结冰对整机影响主要集中在大于90%叶展的外侧区域,该区域是除冰防冰系统主要作用区域。     

低速开式空腔自激反馈流场结构与流致噪声的风洞试验研究

本文主要针对低速开式空腔流动自激振荡产生噪声问题,在0.55 m×0.4 m航空声学风洞开展了不同低马赫数(0.1/0.15/0.2/0.25)条件下长深比为2的空腔腔内流场结构和噪声特性风洞试验研究。通过利用高频粒子图像测速技术捕捉腔内流场结构,分析了腔内声波传递路径;完成空腔远场噪声和壁面压力测试,分析了噪声自激振荡模态和简正波模态,并对空腔壁面脉动压力和远场噪声进行压/声相关性研究。结果表明:空腔内部除主涡外,在腔口前缘处剪切涡与腔口后缘处碰撞涡明显存在;在875 Hz,1288 Hz,1875 Hz,2050 Hz四个频率附近出现了由声腔共振所致的单频噪声;壁面压力与远场噪声密切相关,在壁面压力主频位置有明显单频噪声出现。      

LED汽车前大灯散热器正交优化设计与分析

设计了一种LED汽车前大灯散热器结构,该结构主要由一条通风管和一台无叶风扇组成.在SolidWorks软件中建立该散热结构模型,并导入FloEFD软件进行散热仿真,得到LED结温温度为148℃.提出在通风管中填充矩形翅片和填充蜂窝结构两种改进方案.仿真结果表明,采用两种改进方案后LED汽车前大灯的结温温度分别下降至102.01℃和86.20℃.对填充蜂窝结构方案进行正交优化试验,分析得出影响该系统散热性能的因素依次为:蜂窝等效直径、蜂窝类型、填充长度、壁厚和通风管长度.按照该顺序优化参数值,得到最优散热结构.仿真结果表明,经过正交优化后,LED汽车前大灯的温度降为75.17℃,进一步提高了整体结构的散热性能.最后分析了该结构的基板温度与风速的关系,结果表明当风速低于5m/s时,温度随着风速的增大急剧降低,当风速高于5m/s时,温度下降趋势相对缓慢.     

风力机非对称钝尾缘翼型优化设计方法研究

为了提高风力机钝尾缘翼型优化设计的精确性,提出设计变量计及尾缘厚度及其在中弧线上侧分配比的非对称钝尾缘翼型优化设计方法。采用风力机翼型型线集成理论和B样条曲线,建立钝尾缘翼型型线控制方程组。以翼型的形状函数系数、B样条控制参数以及钝尾缘厚度和其分配比为设计变量,利用粒子群算法耦合XFOIL软件进行钝尾缘翼型优化设计。针对S812翼型优化得到尾缘厚度2.61%c、厚度分配比0:1的钝尾缘改型,采用计算流体动力学方法研究翼型及其改型的气动性能和流场特性。结果表明:优化得到钝尾缘翼型的升力系数和最大升阻比均显著增大;钝尾缘翼型吸力面的气流在流场中发生下洗,改善了翼型表面压力分布,并引起翼型失速延迟,使得翼型的气动性能明显提高。     

超音速喷嘴叶栅造型设计及数值分析

分析了超音速喷嘴内部的流动机理并研究了超音速喷嘴的设计方法,对某液体火箭发动机用氢涡轮超音速喷嘴叶栅进行了改型设计。设计采用尖边喉部和光滑过渡喉部两种方法,其中光滑过渡喉部喷嘴型线设计采用具有局部修改能力的三次非均匀B样条曲线。对超音速喷嘴叶栅复杂内流的全三维数值模拟结果表明:改型叶栅流动性能明显改善,效率提高,光滑过渡喉部喷嘴性能优于尖边喉部喷嘴。     

不同型线离心风机叶轮的性能对比研究

本文分别对采用常规单圆弧叶片和等减速叶片两种不同型线叶轮的离心风机进行了试验研究,并做了整机全工况数值模拟计算.流场分析表明:应用等减速流型设计的离心风机,其叶轮内部的流动损失小,压力梯度变化更规律,叶轮出口的射流-尾迹结构较弱,出口速度场均匀且最大速度值较低.所以,等减速流型设计的叶轮,其流动损失、扩压损失、出口混合损失以及出口截面突变损失均比较小,效率较高.     

翼型结构对车用管片散热器性能的影响

为提高某工程车辆散热器性能,提出在散热器的热管外壁安装翼型结构作为新的改进方案。应用Fluent 15.0对原始散热器单元体进行仿真,并对比试验数据以验证仿真的准确性;对改进前后的散热器单元体性能进行比较;结合正交试验与信噪比分析选取翼型结构的最优组合。结果表明:在入口风速为2～12 m/s范围内,压力损失与换热系数的试验与仿真误差均小于5%;入口风速为12 m/s时,改进模型的综合评价因子高出原始模型约6.85%;翼型结构的安装角度为5°,弦长为5 mm,厚度为1 mm且翼形结构的固定点与扁平管外壁的位置2点重合时,其散热性能最好,为最优组合。该研究为翼型结构在散热器中的应用提供了经验。     

级联掺Yb增益光纤提高拍频信号信噪比的实验研究

飞秒光学频率梳的出现使对未知激光的绝对频率测量成为可能,极大地简化了激光绝对频率的量值溯源和比对工作.为了保证测量数值的准确性,飞秒光学频率梳与未知激光的拍频信号fb的信噪比要求大于30 d B.针对碘稳频532 nm激光绝对频率测量的特定需求,以532 nm激光的基频光1064 nm激光的绝对频率测量为着眼点,本文采用303 MHz重复频率的掺Er光纤光学频率梳,首先通过激光放大和光谱展宽技术使光谱覆盖到1μm波段,然后采用级联掺Yb增益光纤技术,将扩谱后1μm波段的激光功率进行放大,提高了掺Er光纤光学频率梳扩谱后1μm波长附近的激光强度.采用碘稳频532 nm激光的基频光作为待测光源与飞秒光学频率梳进行拍频.实验表明,与未经过光谱增强的激光相比,光谱增强后的激光与1064 nm激光拍频信号的信噪比提高了5 d B,保持在35 d B附近.该技术有效地缓解了采用掺Er光纤光梳测量1064 nm激光绝对频率时对直接扩谱所获得的1μm波长激光的强度要求.     

利用平行压气机理论求解具有顶切风扇级的双转子轴流压气机的低速喘振边界

顶切风扇级由于固定的通流面积和短的相对叶高,在低速时往往会发生严重的突变型失速,使涡扇发动机船用或工业用改型的燃气发生器的低速喘振裕度大为减小。这是涡扇发动机船用改型顶切方案的一个严重问题,甚至会成为否定该方案的主要理由。 物理模型 全部试验表明,在低压轴相对转速N-1<50％(这时相对功率<10％)范围内,(1)顶切风扇级由于短的相对叶高而出现如图1所示的沿全叶高的突变型失速,它的压力振幅△p/p>1.0(这里p为表压)、相对弧度β=B/2π=30～40％、失速区数目i=1(只有个别情况下才会有i=2～3)。(2)失速区沿通流部份各级衰减