针对液压阀内漩涡流场及其诱发振动噪声的非定常流动激励力特性,采用计算流体力学方法对内部漩涡流动进行了数值计算,分析了阀内涡系结构的成因及流动特性,对比了不同漩涡识别方法捕捉阀内涡系结构的特性。结果表明:液压阀的流量特性为快开型,阀内不同节流段的压力损失特性不同。液压阀内出现分离涡、对冲涡、死区涡和迪恩涡四种典型的漩涡结构,漩涡的成因各异。在不同工况下,迪恩涡区域的压力脉动均较强,且受流量和漩涡的叠加影响,压力脉动幅值与阀门开度不是线性相关,在50%阀门开度时,压力脉动幅值最大。对比4种不同涡识别方法发现,Ω-Liutex方法有助于识别液压阀内漩涡结构。

基于翼型参数化方法对翼型S809进行两类不同的前缘修改,采用翼型设计分析软件Xfoil对修改前、后的翼型进行气动性能计算分析,并采用计算流体力学(CFD)数值模拟方法进行流场特性分析。结果表明:翼型前缘下弯使得翼型在失速区升力系数增大,阻力系数减小,俯仰力矩系数减小,转捩现象延迟,翼型前缘上弯对气动性能的影响与之相反;翼型前缘上弯和下弯使得翼型表面压力系数分布均匀,吸力面及压力面压力系数增大;翼型前缘下弯能够抑制流动分离,抑制涡的形成,延迟翼型失速,翼型前缘上弯对翼型流场特性的影响则与之相反。

尾缘襟翼(TEF)因其对翼型气动特性的调控能力,被认为是降低叶片疲劳和局部载荷最具可行性的气动控制部件。对TEF进行建模,采用Xfoil和CFD软件分析了TEF对翼型气动特性的影响及其机理,并从叶素理论角度对变化来流下TEF的减载效果进行了验证,结果表明:TEF位于不同摆角时翼型升阻力系数均有不同程度的变化,TEF可有效实现对翼型气动特性的主动控制;TEF摆动改变了翼型表面的静压分布和流动状态,进而对翼型升阻力和失速攻角产生影响;TEF可快速有效降低风速突然增加后的叶素受力,进而控制并减小叶片载荷。

采用大涡模拟技术对长耳鸮翅膀展向20%、40%和60%截面处翼型的非定常湍流场进行数值模拟,并基于Lighthill声类比方法对非定常流场诱导的声场进行计算,研究上述仿生翼型的气动与声学性能。研究结果表明:三种仿生翼型均具有高升阻比特性,其中20%、40%截面处翼型的升力系数较高,5°攻角下分别为1.86和1.72;20%截面处翼型阻力系数最高,且在强烈的逆压梯度下,20%和40%截面处翼型气流在压力面前缘开始分离,在下游处自由剪切层产生了明显的不规则涡结构;翼型尾缘处,涡流脱落后在尾迹区发生涡结构破碎;60%截面处翼型载荷分布最均匀,附面层增长缓慢,因而该翼型流场的涡量相对较小,使得其诱导噪声较低。声学计算结果表明,三种仿生翼型的最大声压级分别为85.8、78.6和74.8 d B。

分析了双回路制动阀的动态工作过程,探讨了双回路制动阀上、下阀芯对其前、后桥输出口的遮盖量对动态工作特性的影响.基于AMESim液压/机械多场耦合仿真平台建立了双回路制动阀的仿真模型,研究了遮盖量变化对制动压力输出特性的影响规律以及单回路制动安全性能.搭建了全液压制动系统的实验台架,对具有不同遮盖量的制动阀样品的制动性能进行了实验对比测试.实测结果表明遮盖量与制动空行程成正相关,与前、后桥的最大制动压力成负相关;双回路制动阀的前、后回路相互独立,当其中一条回路失效时,另一条回路仍能正常工作.实验结果与仿真结果具有良好的一致性,验证了该仿真模型的有效性.

基于大涡模拟(LES)技术对NACA6510翼型二维绕流流场进行数值模拟,研究吸力面圆弧型沟槽相对位置、相对深度对翼型气动特性与涡流结构的影响规律。研究表明在小攻角下,沟槽表面对翼型的升、阻力系数影响很小,在大攻角下升、阻力系数明显减小。气体流经沟槽结构时会在内部形成反向二次漩涡,其脉动主频为上、下游主频的2倍,相对深度不同其内部漩涡特性呈现不同规律。在一定条件下,沟槽涡流失稳,存在周期性的涡流产生、发展和脱落,翼型尾缘保持了上游及沟槽内压强脉动的频率特性,脉动幅值逐渐增强。随着沟槽深度的增加,翼型尾缘压强脉动幅值呈先降后升的分布趋势。沟槽较浅时,沟槽的存在对频率特性的影响不明显;沟槽达到一定深度后,压强脉动频率发生突变且明显降低。

提出了一种采用环量控制的新型扑翼获能技术,首先对这种扑翼在不同折合频率下的获能效率进行了数值模拟,并与传统扑翼和表面施加协同射流控制扑翼的获能效率进行了对比,发现不同工况下对翼型尾缘部施加持续射流均能有效改善翼型的气动性能,使扑翼的能量转换效率显著提高,且提升幅度优于协同射流控制方法,表明该方法具有一定的开发应用潜力。此外,针对连续射流能耗较高的缺点进一步改进了射流施加策略,建立了四种不同射流喷射控制模式,对比研究了连续式、方波式、正弦式和三角波式射流模式下扣除射流能耗后采用环量控制扑翼的获能净效率,旨在以获取最高能量转换效率为目标的前提下尽可能降低射流所需能耗。不同射流模式下的能耗分析表明,连续式环量控制模式下所需能耗最高,方波式、正弦式和三角波式的能耗依次次之,因此扣除主动

为了提升垂直轴风力机获能效率,为风力机叶片加装格尼襟翼并对格尼襟翼进行改进,通过数值模拟研究了两种格尼襟翼对不同实度的垂直轴风力机气动性能的影响。研究发现:当尖速比为3.1、实度为0.250时,原始格尼襟翼可提升10.92%的风能利用系数,改进型格尼襟翼可提升17.92%。在不同实度,改进型格尼襟翼在高尖速比时可较好地提升气动性能,而原始格尼襟翼在低尖速比时可较好地提升气动性能。当实度增大时,由于叶片间尾迹影响加剧而导致风能利用系数下降,但载荷波动情况得到改善;当实度为0.416时,载荷波动最小。