建立受电弓-接触网-列车模型,通过雷诺时均方法研究了横风对受电弓各杆件气动特性的影响。通过改变横风风速、风向角,分析了受电弓的流线、表面压力和涡量等分布,探讨了受电弓各部件阻力系数、升力系数和侧向力系数,对比了各部件与受电弓总作用力系数的关系。研究表明对于受电弓的滑板、上臂杆及下臂杆部分,其阻力、侧向力系数均随风向角和横风风速的增大呈现出逐渐增大的趋势;滑板阻力系数最大,下臂杆阻力最小;上、下臂杆升力系数为负值,与受电弓相比作用力方向相反。在各杆件中滑板所受气动力占总气动力份额最大。受电弓上部构件受横风和风向角产生的影响显著,其结果对受电弓各杆件气动特性的研究及应用具有重要意义和价值。

以300 W水平轴风力机叶片为研究对象,设计流线型凸包结构,并应用于风轮模型,结合滑移网格技术,对比研究光滑型与流线凸包型风力发电机的绕流场特性以及气动载荷特性,分析了三维绕流场内速度、压力、流线等的变化规律,以及不同风速下风力机的阻力系数及其功率的时程变化规律,探讨了流线凸包型与光滑型风轮在不同风速下运行时绕流特性的差异。结果表明流线型凸包对流场有较好的改善结果;当风速增大时有明显的减阻效果,最大减阻率为19.53%,但其波动量增加为1.51%;凸包型风轮输出功率明显高于光滑型风轮,但随着风速增加,功率增加率也逐渐减弱。研究结果对水平轴风力机非定常气动特性研究及应用具有重要意义和价值。

针对波浪型杆件,建立三种波长模型,通过大涡模拟方法在高雷诺数下对来流具有空间攻角的波浪型杆件绕流特性进行分析,研究了不同波长的波浪型杆件速度、压力分布规律,探讨了其周向压力系数、阻力、升力的时域和频域特性。结果表明表面倾斜度越大,则表面压力变化越大;波长越小,杆件阻力系数的幅值及主要峰值的范围也大。结合绕流场特性,对比λ/Dm=5.5、λ/Dm=3.26及λ/Dm=2.24的波浪型杆件,当来流具有空间攻角时λ/Dm=3.26的波浪型杆件可以得到较好的减阻、减振效果。研究结果对有波浪型杆件绕流特性的研究及应用具有重要意义和价值。

为满足挖掘机作业时对油缸缓冲性能的要求,通过CFD动网格仿真对挖掘机油缸前腔缓冲结构进行了设计优化。基于油缸结构与工作负载建立数学模型,并计算获得缓冲时间-速度函数,同时建立缓冲结构CFD仿真模型。以缓冲时间-速度函数为输入条件,采用FLUENT动网格仿真获得缓冲压力。通过某型号油缸试验结果与仿真结果对比,确认了仿真模型的准确性。以此为基础,对相同结构形式的某新型号油缸进行仿真分析,研究了节流孔与缓冲间隙对该型号油缸缓冲性能的影响。仿真结果表明节流孔对缓冲性能影响较大,当节流孔规格在一定范围内变化时,缓冲压力峰值将随节流孔尺寸的增加呈现出先减小后增大的变化趋势,仿真结果为新型号油缸缓冲结构优化提供了参考依据。

以挖掘机液压缸为研究对象,对液压缸前腔缓冲装置的缓冲动态特性进行研究。主要是基于CFD动网格仿真技术,建立了缓冲结构的Matlab仿真模型和CFD仿真模型,根据已有的液压缸缓冲结构尺寸获得仿真输入条件,仿真得到了液压缸缓冲过程的缓冲压力动态特性。经过与实物测试数据比对,验证了计算方法和数学模型的正确性。