涡轮叶片前缘双旋流冷却流阻及换热特性的大涡模拟

1

作者 刘学斌 宋立明 +2 位作者 于博阳 陶志 李军 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第3期34-45,共12页

为了厘清双旋流腔室内的换热特性及高流阻的损失机理,在相同冲击雷诺数(Re=10000)下,采用高精度的大涡模拟数值方法对比研究了双旋流冲击冷却和传统垂直冲击冷却方式的流阻及换热特性。以时间平均的努塞尔数分布评估了冲击靶面的换热特... 为了厘清双旋流腔室内的换热特性及高流阻的损失机理,在相同冲击雷诺数(Re=10000)下,采用高精度的大涡模拟数值方法对比研究了双旋流冲击冷却和传统垂直冲击冷却方式的流阻及换热特性。以时间平均的努塞尔数分布评估了冲击靶面的换热特性,以三维流线和Q准则等值轮廓图分析了冲击腔室内的流动和涡系分布特征,采用综合换热系数对比评估了两种冷却方式的综合换热性能。模拟结果表明:双旋流冲击在靶面形成的高速强剪切流动是强化对流换热的主要原因,而旋流交叉流动带来的换热增强并不显著;相较于垂直冲击冷却,双旋流冲击的靶面努塞尔数分布更加均匀且高努塞尔数区沿展向分布范围更宽,前缘周向平均的努塞尔数在各个流向位置都有显著提升;双旋流冷却腔室内的中心旋流区出现了较大的流向涡量,导致中心旋流区的总压降较为显著;整个双旋流腔室的面平均努塞尔数相较于垂直冲击冷却提高了11.90%,即便在总压降提高了38.32%的情况下,其综合换热系数相比垂直冲击冷却仍提高了0.42%。 展开更多

关键词 涡轮叶片前缘 双旋流冲击冷却 垂直冲击冷却 大涡模拟

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零质量射流下波浪前缘叶片气动性能数值研究

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作者 王家辉 邹琳 +2 位作者 张毓辰 苗亚博 徐汉斌 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2865-2877,共13页

针对垂直轴风机叶片大攻角工况下因流动分离导致的失速及颤振抖振问题,引入零质量射流激励对波浪型前缘叶片进行流动分离控制.采用大涡模拟方法建立了波浪前缘叶片绕流数值模型,探究了主/被动耦合控制下叶片升阻力特性及其流动分离机理... 针对垂直轴风机叶片大攻角工况下因流动分离导致的失速及颤振抖振问题,引入零质量射流激励对波浪型前缘叶片进行流动分离控制.采用大涡模拟方法建立了波浪前缘叶片绕流数值模型,探究了主/被动耦合控制下叶片升阻力特性及其流动分离机理,分析了射流参数(射流位置、动量系数)对波浪前缘叶片气动性能及失速特性的影响机制,研究发现:受控前后大攻角下波浪型前缘能诱导产生较小尺度流向涡,降低后方大分离涡尺度,波浪前缘与零质量射流耦合控制对于大攻角下流动分离抑制较单一控制更优;零质量射流吹气时使前缘流向涡有更高的动能抵抗逆压梯度从而延迟流动分离,吸气时会吸走流向涡的低动量流体,抑制流向涡发展成大分离涡;射流布置在距基准前缘0.033c处,即位于前缘流向涡最前端,能最大程度地参与前缘流向涡的生成,升阻比的提升效果最好;且升阻比提升量随着动量系数增大而增大,但控制经济性在动量系数0.018时最优,研究结果为垂直轴风力机失速控制提供了有益参考. 展开更多

关键词 波浪前缘叶片 零质量射流 大涡模拟 气动性能 流动控制

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风力机叶片新型襟翼角锯齿降噪机理的数值研究

3

作者 杨心刚 张雅君 +2 位作者 宋柏阳 徐丽 边晓燕 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1143-1150,共8页

应用尾缘锯齿组件降低叶片表面的尾缘湍流噪声是风力机叶片降噪的有效手段。本文基于NACA643418风机翼型设计了一种新型圆角襟翼尾缘锯齿,并采用数值方法研究其降噪机理。应用大涡模拟(LES)方法计算来流风速为20 m/s、攻角为5°的... 应用尾缘锯齿组件降低叶片表面的尾缘湍流噪声是风力机叶片降噪的有效手段。本文基于NACA643418风机翼型设计了一种新型圆角襟翼尾缘锯齿,并采用数值方法研究其降噪机理。应用大涡模拟(LES)方法计算来流风速为20 m/s、攻角为5°的基准翼型和锯齿尾缘翼型的流场,通过FW-H声类比方法分析尾缘附近的气动声学响应。计算结果表明,相比无尾缘锯齿的基准翼型,尾缘有襟翼角锯齿的翼型能有效优化翼型气动布局,提高升阻比和升力系数,新型圆角襟翼锯齿的气动性能优于传统的三角形襟翼锯齿。当襟翼角锯齿改变尾缘流场后,能将无襟翼角锯齿尾缘流场处的马蹄形涡流混合成为单涡流,使得相邻锯齿缝隙间的横流强度得到明显降低,从而对中高频噪声的抑制产生积极影响,同时圆角尾缘锯齿的降噪效果优于三角形尾缘锯齿。 展开更多

关键词 风力机叶片 湍流边界层噪声 尾缘锯齿 襟翼角 大涡模拟

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基于POD的大涡模拟入流脉动合成方法研究 被引量：2

4

作者 郑德乾 顾明 张爱社 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期90-96,共7页

针对并行计算特点,发展适用于流体并行计算的大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)入流脉动直接合成方法。基于特征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,POD)型谱表示法合成入流面主要网格点脉动风速时程,采用有限元形函数空间插... 针对并行计算特点,发展适用于流体并行计算的大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)入流脉动直接合成方法。基于特征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,POD)型谱表示法合成入流面主要网格点脉动风速时程,采用有限元形函数空间插值获得入流面所有网格点风速时程,采用UDF(User Defined Functions)编程实现Fluent软件平台流体并行计算时合成的脉动风速时程读入及赋值。进行B类1:500缩尺比风场内宽高比1:6的单体方形截面高层建筑非定常绕流LES计算,将数值模拟所得风剖面、风速谱及结构风压系数统计值、自谱、相干性等,与刚性模型测压风洞试验及文献数值模拟结果比较。研究表明,该合成方法可较好模拟紊流风场,预测结构风荷载具有一定精度。 展开更多

关键词 高层建筑 大涡模拟 入流脉动 并行计算 特征正交分解(POD) large EDDY simulation (les ) PROPER ORTHOGONAL decomposition (POD)

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翼涡干扰前缘开孔被动控制数值研究 被引量：4

5

作者 邹森 刘勇 王琦 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2019年第10期1159-1168,共10页

开孔方法是一种简单的流动被动控制方法.为找到一种有效降低桨涡干扰效应的被动控制方法,以NACA 0012翼型作为研究对象,建立了4种前缘开孔的模型.在不同来流速度、涡的强度和干扰距离条件下,对4种前缘开孔模型和无孔的基准翼型进行了二... 开孔方法是一种简单的流动被动控制方法.为找到一种有效降低桨涡干扰效应的被动控制方法,以NACA 0012翼型作为研究对象,建立了4种前缘开孔的模型.在不同来流速度、涡的强度和干扰距离条件下,对4种前缘开孔模型和无孔的基准翼型进行了二维平行桨涡干扰(翼涡干扰)数值模拟,对比了升力系数的变化.结果表明:前缘开孔可以降低翼涡干扰效应,但对翼型升力系数有一定的影响;宽度为2.5%弦长的直孔能在翼型升力系数损失较小的情况下有效地降低翼涡干扰效应,且适用范围较广. 展开更多

关键词 翼涡干扰 前缘开孔 被动控制 大涡模拟方法

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大膨胀比跨声速涡轮流动结构及损失的数值研究 被引量：10

6

作者 杨林 曾军 +1 位作者 谭洪川 丁朝霞 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期632-640,共9页

为了揭示跨声速大膨胀比涡轮损失的主要特点和两种不同尾缘冷却方式对损失的影响,以典型大膨胀比跨声速涡轮和跨声速叶栅为研究对象开展了数值研究。研究发现大膨胀比跨声速涡轮的主要损失是叶型损失,占到总损失的65%左右,尾缘激波损失... 为了揭示跨声速大膨胀比涡轮损失的主要特点和两种不同尾缘冷却方式对损失的影响,以典型大膨胀比跨声速涡轮和跨声速叶栅为研究对象开展了数值研究。研究发现大膨胀比跨声速涡轮的主要损失是叶型损失,占到总损失的65%左右,尾缘激波损失是叶型损失的主要来源。尾缘全劈缝冷气入射通过提高尾缘基压区基压来减少尾缘膨胀波对气流的加速程度,从而降低最高马赫数和激波损失,尾缘压力面劈缝冷气入射通过改变叶片尾缘压力面激波波系结构,使原来的一道激波变成两道或者两道以上的弱激波,从而减少激波损失。两种尾缘冷气方式都有利于降低大膨胀比跨声速涡轮激波损失,但压力面劈缝冷气入射方式效果更为明显。 展开更多

关键词 大膨胀比跨声速涡轮 尾缘激波 尾缘劈缝 流动损失 数值模拟

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脊状表面降噪特性研究 被引量：1

7

作者 潘光 黄明明 马骥 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2010年第5期16-19,共4页

采用大涡模拟湍流模型(LES)仿真计算V型脊状面的湍流边界层流噪声,研究了V型脊状结构高宽比对降噪特性的影响。计算结果表明,大高宽比脊状结构降噪效果更加突出,其高频区的声压密度及峰值处的频率较其他两种尺寸都有明显减少,其中声压... 采用大涡模拟湍流模型(LES)仿真计算V型脊状面的湍流边界层流噪声,研究了V型脊状结构高宽比对降噪特性的影响。计算结果表明,大高宽比脊状结构降噪效果更加突出,其高频区的声压密度及峰值处的频率较其他两种尺寸都有明显减少,其中声压级最大减小量5dB。通过比较其上部区域流场的涡量及湍流脉动强度,发现如果脊峰更加"尖削",则脊状表面抑制涡发展、"稳定"湍流脉动的能力增强,而这就是其获得更好降噪效果的主要原因之一。 展开更多

关键词 脊状表面 降噪 大涡模拟湍流模型 高宽比

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弧形锯齿尾缘对叶片气动噪声影响及机理的研究 被引量：5

8

作者 张玲 谷豪飞 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期171-178,共8页

以弧形锯齿尾缘叶片为研究对象,同时设置三角形锯齿尾缘和直尾缘叶片作为参照组,采用大涡模拟结合声类比方程的方法,对比分析不同攻角下3种叶片的声压级指向性、噪声频谱特性。通过分析3种叶片周围涡结构,进一步对弧形锯齿尾缘所特有的... 以弧形锯齿尾缘叶片为研究对象,同时设置三角形锯齿尾缘和直尾缘叶片作为参照组,采用大涡模拟结合声类比方程的方法,对比分析不同攻角下3种叶片的声压级指向性、噪声频谱特性。通过分析3种叶片周围涡结构,进一步对弧形锯齿尾缘所特有的声学机理进行研究。结果表明:同三角形锯齿一样,弧形锯齿结构并未改变叶片声压级指向性呈偶极子分布的规律;弧形锯齿尾缘有效降低中高频段的噪声,低频段降噪效果不明显;锯齿结构影响尾缘处展向涡的发展,进而对叶片气动噪声产生影响,且弧形锯齿尾缘对尾部涡结构的影响程度大于三角形锯齿尾缘。 展开更多

关键词 风力机 叶片 锯齿尾缘 气动声学 大涡模拟 涡量

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倒圆刀刃对大应变挤出切削过程的影响

9

作者 皮云云 夏伟 《工具技术》 北大核心 2017年第6期65-68,共4页

在大应变挤出切削有限元模拟过程中,设定主切削刀具的刃区型式为倒圆,通过相关参数的变化,仔细观察模拟过程中等效应变、等效应变率等参数的变化规律。研究结果发现:切削过程中的等效应变、等效应变率、等效应力和温度呈带状分布;当倒... 在大应变挤出切削有限元模拟过程中,设定主切削刀具的刃区型式为倒圆,通过相关参数的变化,仔细观察模拟过程中等效应变、等效应变率等参数的变化规律。研究结果发现:切削过程中的等效应变、等效应变率、等效应力和温度呈带状分布;当倒圆刀刃半径由小增大时,最大等效应变先小幅度减小再大幅度增大;最大等效应变率的变化有起伏,总体趋势为减小;最大等效应力和最高温度基本不变;主切削力的增加效果不明显;进给抗力大小明显增大。 展开更多

关键词 大应变挤出切削 有限元模拟 倒圆刃

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不同攻角下压气机叶栅涡流噪声辐射特性的研究 被引量：2

10

作者 柳晓丹 杨爱玲 +1 位作者 戴韧 陈康民 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第7期513-517,共5页

采用大涡模拟模型和边界元方法对压气机叶栅的非定常流场与声场进行了分析,研究了来流攻角对叶栅尾缘非定常涡脱落及其噪声辐射特性的影响.结果表明:压气机叶栅流场中存在着尾缘涡脱落现象,尾缘涡脱落的强度随着攻角的变化而变化.在较... 采用大涡模拟模型和边界元方法对压气机叶栅的非定常流场与声场进行了分析,研究了来流攻角对叶栅尾缘非定常涡脱落及其噪声辐射特性的影响.结果表明:压气机叶栅流场中存在着尾缘涡脱落现象,尾缘涡脱落的强度随着攻角的变化而变化.在较大的正攻角下,吸力面存在的分离涡与下游的尾涡相互影响,引起较大的升力脉动,使得噪声辐射增强;而在较大负攻角下,压力面的分离涡同样影响尾缘涡的脱落,噪声辐射水平也有增强趋势.来流攻角对噪声辐射的指向性影响不大.声压级的最小值出现在阻力系数最小的攻角下. 展开更多

关键词 压气机 叶栅 攻角 大涡模拟 尾涡脱落 噪声预测

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带有尾缘襟翼的兆瓦级大型垂直轴风力机气动性能优化 被引量：6

11

作者 陈昊 戴孟祎 +3 位作者 韩兆龙 周岱 包艳 涂佳黄 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期642-652,共11页

垂直轴风力机较低的风能利用率是限制其工程化应用的主要原因,为了提高其风能转化率、降低气动荷载,针对叶尖速比为2.65的中等值条件下带尾缘襟翼的大型垂直轴风力机提出了一种改进的气动性能优化模型,采用SST k-ω湍流模型进行数值模拟... 垂直轴风力机较低的风能利用率是限制其工程化应用的主要原因,为了提高其风能转化率、降低气动荷载,针对叶尖速比为2.65的中等值条件下带尾缘襟翼的大型垂直轴风力机提出了一种改进的气动性能优化模型,采用SST k-ω湍流模型进行数值模拟.研究结果表明:与原始模型相比,考虑桨距和襟翼协同运动下优化模型的功率系数可提高12.2%;此外,桨距和襟翼的协同运动可以显著减少作用在风力机整机上的推力和侧向力,与原始模型相比分别减少了12.4%和7.5%,推力和侧向力的波动幅值也要明显低于原始模型,这将有助于降低作用在风力机整机上的疲劳荷载.该模型有望在兆瓦级大型垂直轴风力机上得到应用. 展开更多

关键词 大型垂直轴风力机 可变桨距 可变尾缘襟翼 数值模拟

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上下游有压过闸水流数值模拟 被引量：4

12

作者 宋伟 何士华 沈春颖 《中国农村水利水电》 北大核心 2019年第12期118-123,共6页

采用大涡模拟(large eddy simulation,LES)方法,选用Dynamic Smagorinsky亚格子应力模型,对上下游有压过闸水流进行了数值模拟。系统地模拟出了不同的闸门底缘结构对过闸水流的压力分布、流线图、压力时程变化以及压力功率谱的影响。结... 采用大涡模拟(large eddy simulation,LES)方法,选用Dynamic Smagorinsky亚格子应力模型,对上下游有压过闸水流进行了数值模拟。系统地模拟出了不同的闸门底缘结构对过闸水流的压力分布、流线图、压力时程变化以及压力功率谱的影响。结果表明:三组有倾角的闸门底缘的低压区向下游移动到底缘下游倾角附近,只有第一组平底闸门底部正下方存在明显的负压区,而其他三组由于存在一定的倾角,对过闸水流有一定的引流作用;四组闸门一开始都会存在三个漩涡,随着时间推移,漩涡向上游运动,第一组闸门由于闸门底缘没有角度,最后稳定的时候在回流区存在两个漩涡,而其他三组闸门带有前后倾角,最后三个漩涡合成一个大漩涡,因此回流区中只存在一个漩涡。此结论为研究不同闸门底缘对水流漩涡的影响提供依据。 展开更多

关键词 大涡模拟 闸门底缘 负压 漩涡

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波状前缘对水翼湍流干涉噪声的影响 被引量：1

13

作者 李芳 黄桥高 +1 位作者 潘光 施瑶 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1266-1273,共8页

为解决水下噪声污染问题以及提升水下航行器声隐身性能,根据座头鲸鳍肢前缘结节结构对NACA0020进行波状前缘改型设计。采用大涡模拟和FW-H方程相结合的方法,对改型前后翼型的湍流干涉流场及噪声特性进行了研究。结果表明波状前缘能够有... 为解决水下噪声污染问题以及提升水下航行器声隐身性能,根据座头鲸鳍肢前缘结节结构对NACA0020进行波状前缘改型设计。采用大涡模拟和FW-H方程相结合的方法,对改型前后翼型的湍流干涉流场及噪声特性进行了研究。结果表明波状前缘能够有效降低翼型的湍流干涉噪声,尤其是高于89.55 Hz的宽频噪声。波状前缘翼型的总声压级指向性特征与原翼型相同,均呈偶极子特性,但其各个方向上的噪声值均有一定降低。对总声压级进行分频段计算发现波状前缘在1000~5000 Hz的中高频段内降噪最好,降噪量可达12.6 dB。通过流场分析得出波状前缘的降噪作用主要与前缘压力脉动降低和展向流动增强导致涡在展向的相干性减弱有关。 展开更多

关键词 波状前缘 湍流干涉噪声 大涡模拟 FW-H方程

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基于大涡模拟的波状前缘水翼空化抑制研究 被引量：1

14

作者 马楷东 曹留帅 万德成 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2023年第6期112-123,共12页

为了降低空化造成的水动力性能损失,基于仿生学原理,参考座头鲸鳍肢剖面形状,将前缘波浪构型引入到水翼设计中,研究波状前缘水翼的非定常空化特性,并探究前缘参数改变对空化控制的效果和规律。选用NACA634-021水翼为基准模型,进行前缘... 为了降低空化造成的水动力性能损失,基于仿生学原理,参考座头鲸鳍肢剖面形状,将前缘波浪构型引入到水翼设计中,研究波状前缘水翼的非定常空化特性,并探究前缘参数改变对空化控制的效果和规律。选用NACA634-021水翼为基准模型,进行前缘参数化重构,设计出3种不同的波状水翼进行对比研究。采用大涡模拟(LES)方法对空化流场进行精细化数值模拟,针对基准水翼和不同波幅与波长参数下的波状水翼开展了空化周期、升阻力系数、压力脉动以及流向涡结构的对比分析。结果发现,波状水翼在抑制空化和降低压力脉动方面都取得了显著效果。其中,3种不同的波状水翼空化抑制率分别为15.7%、18.6%和27.9%,压力脉动幅值分别降低了55.3%、67.3%和74.6%。分析表明,波浪前缘的引入使得空化的分区效应更加凸显,空化从波谷处初生,增大波幅或减小波长都可以加强对空化的抑制效果,并可以提高升力系数以及显著降低水翼表面的压力脉动。前缘波浪构型还将诱发向下游发展的对转涡结构,不同前缘参数的波状水翼涡结构的演化是相似的,空泡发展与溃灭的整个过程对涡结构的发展也具有显著影响。 展开更多

关键词 大涡模拟 波状前缘 仿生水翼 空化抑制

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高能量利用率太阳辐射模拟光学系统设计

15

作者 孟凡琳 苏拾 +4 位作者 张国玉 张健 刘石 孙高飞 彭浩文 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期130-139,共10页

针对以往大型太阳模拟器结构复杂、能量利用率低、均匀性较差等的不足,提出了高能量利用率太阳辐射模拟光学系统设计方法。基于真实氙灯光源的发光特性设计椭球聚光镜,通过添加球面反光镜,利用组合聚光系统提高能量利用率,依据光瞳匹配... 针对以往大型太阳模拟器结构复杂、能量利用率低、均匀性较差等的不足,提出了高能量利用率太阳辐射模拟光学系统设计方法。基于真实氙灯光源的发光特性设计椭球聚光镜,通过添加球面反光镜,利用组合聚光系统提高能量利用率,依据光瞳匹配原则设计光学积分器,利用边缘消杂光法提高辐照均匀性。仿真分析可知:组合聚光系统比单个椭球聚光镜能量利用率提高21.2%,利用边缘消杂光法比边缘补偿法辐照均匀性提高4%。实验结果表明:工作距离20 m,辐照面直径Φ2 m时,最大辐照度为1363.1 W·m^(−2),辐照不均匀度为±4.5%,实现大面积、高能量利用率的太阳光辐射模拟,为航天领域太阳敏感器地面半物理仿真与测试提供有效手段。 展开更多

关键词 太阳辐射模拟 高能量利用率 大面积 组合聚光系统 边缘消杂光法

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基于CFD/CAA耦合边界方法的翼型尾缘噪声预测

16

作者 卢蕊 丁永乐 +2 位作者 余培汛 谭坤 潘光 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期319-328,共10页

基于声波边界条件的流致噪声混合预测方法是一种处理复杂构型声学问题的数值手段。该方法可进行声源的精细化模拟,准确获得噪声的传播特性。发展了声扰动方程离散求解中所涉及的时空离散格式及边界条件等数值方法,提出通过添加缓冲层等... 基于声波边界条件的流致噪声混合预测方法是一种处理复杂构型声学问题的数值手段。该方法可进行声源的精细化模拟,准确获得噪声的传播特性。发展了声扰动方程离散求解中所涉及的时空离散格式及边界条件等数值方法,提出通过添加缓冲层等策略以改善声源区与传播区交界处数值间断引起的发散问题,以建立高精度流致噪声混合预测方法。为了研究混合方法的准确性,以BANC试验中的NACA0012翼型为研究对象,开展了翼型尾缘的声辐射数值模拟研究分析。通过与大涡模拟方法所求解的声场结果进行对比,验证了基于声波边界条件的高精度流致噪声混合预测方法可准确预测空间声场分布,并直观反映声波与声波之间的相互作用现象。与大涡模拟结果相比,CFD/CAA方法总声压级误差不超过2 dB,噪声指向性分布趋势一致。 展开更多

关键词 声波边界条件 流致噪声 大涡模拟 等效声源法 翼型尾缘噪声

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多尖端锯齿状静电纺丝喷头的设计及优化

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作者 刘健 潘山山 +3 位作者 刘泳汝 尹兆松 任康佳 赵庆浩 《纺织学报》 2025年第8期217-225,共9页

为解决传统针头式静电纺丝易堵塞、无针头式静电纺丝泰勒锥形成位置不稳定等问题,设计一种锯齿状静电纺丝喷头,其锯齿尖端能够精准激发泰勒锥,解决了泰勒锥形成位置不稳定的问题,通过增加尖端数量激发产生更多的纺丝射流从而提高纺丝效... 为解决传统针头式静电纺丝易堵塞、无针头式静电纺丝泰勒锥形成位置不稳定等问题,设计一种锯齿状静电纺丝喷头,其锯齿尖端能够精准激发泰勒锥,解决了泰勒锥形成位置不稳定的问题,通过增加尖端数量激发产生更多的纺丝射流从而提高纺丝效率。利用COMSOL软件对锯齿状静电纺丝系统进行电场仿真发现,直线式排列的锯齿尖端场强值存在两边高、中间低的现象,即边缘效应问题。通过对锯齿尖端按圆弧排列优化各个尖端的高度,其场强变异系数(CV值)比直线排列锯齿的普遍低2%~4%。为得到最优的锯齿圆弧排列方式,设计不同参数的多尖端锯齿模型并进行电场仿真,得出在弧高为13 mm、齿数为11、齿宽为15 mm时,场强CV值最小,为6.09%,此时的场强分布较均匀,边缘效应问题得到改善。最后搭建实验台进行纺丝实验对比,该喷头射流形成数量较多且形态均匀稳定,纺丝效率为1.18 g/h,验证了新型锯齿状静电纺丝喷头在提高纺丝效率的同时能够保证纳米纤维质量,为静电纺丝规模化生产提供技术参考。 展开更多

关键词 静电纺丝 锯齿状喷嘴 边缘效应 尖端圆弧排列 电场仿真 规模化生产

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