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。

提出了一种通过叶轮与蜗壳迭代计算求解蜗壳内流场的方法,该方法边界条件处理简单,并能在不太增加计算量的基础上模拟出蜗壳进口周向流动的非均匀性,突破了在计算单个蜗壳时,进口只能给均匀边界条件的局限性.实例计算结果表明:在设计工况下,蜗壳进口周向流动比较均匀,而在变工况下,特别在蜗舌附近,流动的非均匀性要强烈得多.

对一离心风机的在设计工况与变工况时整机内部三维粘性流场的数值模拟,捕捉到了离心风机内部许多重要的流动现象,证实了由于蜗壳的非对称性而导致叶轮与蜗壳的相互作用时会引起整个流场非对称的流动特征.对离心风机内流场的压力等参数的分布及叶片所受激振力的分析结果为探讨影响离心风机效率的原因、改进叶型设计、提高效率、扩大运行工况范围等,提供了重要的理论依据.

给出了轴流风机薄板叶型的三种解析设计方法，并对所设计叶型的气动性能作了比较。结果表明：型面曲率连续的叶型的气动性能是基本相同的；双圆弧叶型容易出现分离流动；单圆弧叶型气动性能可以代表具有连续曲率的一族叶型的气动性能。它构造方法简单，适用于薄板叶型设计。

以NACA65叶型为基础，构造出平面叶栅端导叶的流动分析模型，研究了在不同间隙尺寸条件下等宽度端导叶的安装位置对叶栅性能的作用。计算结果表明，端导叶在叶片吸力面侧安装时，叶栅性能最佳。其次，对应某一个端导叶条件，存在一个最佳的间隙大小。

基于冷气喷射模型的验证结果,对冲角分别为0°、15°和-15°三种条件下的叶片前缘3排孔气膜冷却特性进行了三维环形叶栅数值模拟。在吹风比等于1.0时,详细分析了叶片型面静压和气膜冷却效率的分布特征。分析结果表明,冲角的变化使叶片前缘滞止线位置发生偏移,且对叶片前缘静压差产生了很大的影响。相对冲角0°时的情况,当冲角为15°时,叶片吸力面冷却效果增强,压力面冷却效率值降低;当冲角为-15°时,吸力面侧冷却效果减弱,压力面侧冷却效率值升高。

采用准三维气动设计方法，用Bezier曲线表示环量沿轮毂和轮盘的流向分布，子午面环量分布由拉普拉斯方程确定，设计了3种不同负荷分布的离心式叶轮。采用CFD模拟，对比叶轮内流动和气动性能的优劣，结果表明：均匀加载型式的叶轮性能优于前加载或后加载的叶轮，最优设计的叶轮负荷分布是“两端小，中间大”。通过Laplace方程和Bezier多项式控制环量可以达到灵活控制叶片载荷的目的。

首先研究了二维扩压叶栅中叶片尾缘格尼襟翼对叶片的气动作用,分析了襟翼的高度、安装位置2个参数对叶栅气动性能的影响。结果表明,格尼襟翼能明显提高翼型升力,但阻力也有所增加。接着基于二维叶栅计算获得的最佳襟翼高度和安装位置,将格尼襟翼应用于轴流风扇叶片上,研究其对风扇性能的影响。结果表明,襟翼明显增大了风扇气流转折角,提高风扇的压升,在流量小于设计流量（Q=1.0）时,襟翼风扇总压效率与原始风扇效率相差甚微,而在设计点处,襟翼风扇效率比原始风扇效率高出1%,且当风扇流量大于设计流量时,襟翼风扇与原始风扇总压效率间的差距逐渐扩大,当相对流量Q=1.5时,襟翼风扇总压效率比原始风扇效率高6%。

采用扩压叶栅气动反问题的方法,通过选择较优的叶型表面压力系数分布,经过有限步数的叶型修正,获得对应气动目标的新叶型.结果表明：采用Head边界层厚度计算方法,并结合试验设计方法求解出较优的压力系数分布具有可行性.本文采用“弹性模型”修改叶型的方法,设计出了满足要求的叶型,表明该叶型修改方法是成功的,同时表明本文建立的反问题求解程序不仅求解速度快,而且具有较好的实用性以及可靠性.

比较了同工况下开式叶轮气动噪声声压信号的测量结果发现不论是在时域还是在频域上都存在较大的浮动。若采用旋转机械常用的时域同步平均法处理噪声信号不仅需要另外安装锁相装置还会过滤了宽频噪声信号以及使得其它非谐频信号的幅值失真。为了离析出稳定且正确的开式叶轮气动噪声信号本文提出了一种无须安装锁相装置同时又能解决上述问题的信号处理方法并从理论和实际运用中验证此方法的可行性。进一步分析了开式叶轮气动噪声尖峰间距特征和叶片固有频率对噪声幅值的影响。为了避免物理设备的误差本文提出用尖峰区域下的占空比来区分旋转噪声和宽频噪声在此基础上计算了旋转噪声的能量在气动噪声中所占的比例和在频域下旋转噪声的能量分布。