摘要：为使实际叶片与设计叶片几何偏差最小,综合考虑叶轮内部复杂气动及离心载荷与结构耦合作用,以某小型离心叶轮为研究对象,基于三维流场分析和流固耦合研究叶片几何参数对气动结构性能影响规律及相关性;采用拉丁超立方试验设计、Kriging代理模型和改进遗传算法,以效率、压比和变形为优化目标,进行叶轮多目标优化。结果表明:优化后叶轮效率提高5%,压比提高6.76%,最大变形减小20.4%,内部流动损失减少,载荷分布更加均匀;全流量工况下压比和效率特性提升且变形减小;提出气动与变形预控综合优化设计方法,在设计阶段主动考虑多载荷变形,为离心压气机和其它叶轮机械设计与应用提供重要参考。

摘要：为提高离心压气机变流量工况下的性能,基于三维流场分析研究了离心压气机叶片几何参数对其变工况气动性能的影响规律;基于相关性分析建立了降阶的优化设计变量空间,采用拉丁超立方试验设计、Kriging模型和NSGA-Ⅱ算法进行了离心压气机叶轮变流量工况多目标优化。优化后,叶轮设计流量的压比提高6.43%,效率提高3.99%;小流量时压比提高5.62%,效率提高3.52%;内部流动损失减少,喘振流量减小2.7%,阻塞流量增加6.85%,稳定工作范围得到扩宽。

摘要：风电叶片稳定性涉及工况多、设计参数多、颤振机理复杂,给叶片设计带来巨大挑战。为探究大型风电叶片铺层设计参数与颤振特性的隐式关联性及气弹设计规律,以NREL5MW风力机叶片为研究对象,基于复合材料层合板理论、修正叶素动量理论、欧拉梁模型和气动阻尼计算方法,计算旋转工况和停机工况叶片各主要振动模态下的气动阻尼;采用灰色关联度和Person相关系数,获得叶片铺层设计参数与颤振特性参数多元相关性图谱;基于多工况气动阻尼优化,获得铺层优化解集与设计知识,为风电长柔叶片精细化气弹设计提供方法与知识参考。结果表明,叶片颤振气动阻尼与尾缘泡沫厚度、碳纤维厚度、腹板间距、腹板泡沫厚度参数强相关;旋转工况与停机工况叶片一二阶挥舞气动阻尼呈显著负相关,而两工况一阶摆振阻尼呈显著正相关,二阶摆振阻尼无明显相关性;增大腹板间距、腹板泡沫厚度、碳纤维厚度、碳纤维角度和尾缘泡沫厚度可以获得旋转工况和停机工况各阶模态气动阻尼综合更优的叶片。

摘要：针对高温合金材料在磨削加工过程中存在磨削烧伤问题,为避免气障效应并强化冷却液在磨削弧区的换热效果,提出采用加压式内冷却断续磨削方法。利用数值模拟方法和3D打印技术对砂轮基体、加压内冷却系统和密封结构等进行设计和验证,制备了用于平面磨削的加压内冷却开槽CBN砂轮。在相同的磨削加工参数条件下,使用加压内冷却方法与外部喷射冷却方法进行镍基高温合金磨削对比试验,分析了砂轮速度、磨削深度和工件进给速度等加工参数对磨削温度、加工表面粗糙度和表面形貌的影响规律,验证了加压内冷却断续磨削方法对磨削弧区的强化换热效果。结果表明:在相同试验参数条件下磨削镍基高温合金,加压内冷却法比外部喷射冷却法的换热效率更高,得到的磨削温度更低,表面粗糙度更小,加工表面更为光滑细腻。

摘要：针对镍基高温合金切削过程中存在的过热烧伤问题,提出采用定向内冷切削方法提高冷却液在切削区的换热效率。采用FLUENT软件建立定向内冷车刀的流场与温度场模型,分析微流道结构对刀具换热性能的影响,对刀具微流道结构进行设计,研制了定向内冷式切削系统。采用相同的切削加工参数,在干切削、外部浇注切削和定向内冷切削三种冷却环境下进行镍基高温合金切削对比试验,分析了冷却方式对切削力、切削温度、加工表面粗糙度和表面微观形貌的影响规律,结果表明:定向内冷方法可有效减小切削力并降低切削温度,获得表面粗糙度更小、纹理更为规整的加工表面。

摘要：随着全球汽车产业低碳化转型,与车身轻量化相关的连接技术挑战不断增加,综合考虑轻量化的成本与效果,合理选用车身材料,搭配不同连接工艺,在满足行业质量标准降低产品重量的前提下为产品设计提供更多思路,已经成为轻量化技术发展的必然趋势。合理运用各类轻量化材料,可以有效减轻车身重量、提高车身性能,对不同的车身轻量化材料的若干新型连接工艺的研究进展进行系统归纳,从冶金连接技术、机械连接技术、粘接技术及复合连接技术四个方面进行综述分析,阐述近年来各种新型工艺及其延伸工艺的研究进展,重点分析各类工艺的技术原理、连接强度准则、工艺优势、局限性及应用现状,以期为汽车轻量化材料新型连接工艺的设计与制造提供有益借鉴,为车身轻量化连接工艺保驾护航。

摘要：为得到热缩刀杆与刀具配合公差与其最小装夹温度之间的精确关系,对影响刀杆接触面最小热位移差值的感应加热长度、热缩刀杆壁厚、锥角、配合长度、内径等因素进行了研究。采用ANSYS参数化设计语言,构建具有过盈特征的刀杆与刀具配合的参数化有限元模型,通过试验验证了模型的可靠性。通过获取热缩刀杆接触面的位移分布,结合刀杆与刀具接触状态的表征方法对接触面上最小热位移差值进行了计算。计算结果表明,配合面最小热位移差值随着热缩刀杆壁厚、配合长度、锥角的增加而减小,随着内径的增大而增大,且适当增大感应加热长度也有利于刀具的装夹。最终建立了配合公差所对应的过盈量?与最小装夹温度T之间的计算关系式,对刀具在热缩刀杆中的装夹及刀杆的结构设计提供理论指导。

摘要：风力机翼型设计通常未考虑湍流强度影响,气动设计与实际工况产生较大偏差,为使得翼型设计与实际工况相匹配,考虑随机湍流工况湍流强度大小的不确定性,以S809翼型为研究对象,分析低雷诺数下不同湍流强度对翼型S809升阻气动特性、压力分布影响规律,量化湍流不确定性对翼型气动性能的影响,提出一种在气动优化中耦合层流分离预测的高湍流低雷诺数小型风力机翼型优化策略,基于非嵌入式概率配置点法、TransitionSST模型、拉丁超立方试验设计、Kriging模型和非支配排序遗传算法进行气动稳健优化设计。案例结果表明,优化后翼型湍流适应性增强,在不确定湍流强度TI^N(0.15,0.03752)工况下最大升阻比平均值提升了6.55%,标准差减小了13.49%。该方法使翼型设计与湍流风况相匹配,降低翼型对不确定湍流的敏感性,为不确定湍流工况低雷诺数翼型及小型风力机设计与应用提供重要参考。

摘要：考虑制造误差与气动边界多源不确定耦合作用,以某离心压气机叶轮为研究对象,将数值计算方法、拉丁超立方试验、代理模型与蒙特卡洛方法相结合,分析几何设计变量与性能参数的相关程度,量化叶轮制造误差与转速波动的不确定性对压气机性能的影响程度,提出一种考虑多维异性不确定因素的离心压气机叶轮气动稳健优化设计方法。结果表明:在制造误差和转速不确定耦合作用下,压比波动幅度由3.50%增大至14.14%;优化后叶轮气动稳健性增强,压比和效率均值分别提高6.9%和4.6%,标准差分别降低15.4%和18.4%。

摘要：为量化随机自然风速条件下风力机翼型气动特性不确定程度,以S809风力机翼型为研究对象,基于非嵌入式概率配置点法和Transition SST转捩方程,建立了低雷诺数风力机翼型气动特性随机数值分析模型,获得了自然风速条件下风力机翼型气动力确定性和不确定性成分比例,并揭示了风速大小和方向随机耦合作用对翼型流场结构、压力系数和摩阻分布及湍动能的影响及不确定传播机制.结果表明,随机风速风向对翼型升阻气动因子不确定度影响显著,在计算攻角范围内S809翼型升阻比3σ置信区间相对不确定度最大为±35.13%;随机风速风向耦合作用下翼型升阻比不确定度分别是单随机因素下的4.76倍和1.08倍;翼型对来流不确定性敏感区域为前缘,可以考虑在翼型前缘部分进行气动稳健性优化设计.