摘要：为了有效抑制低频噪声并拓宽低频带隙,设计了一种具有低频宽带的双侧亥姆霍兹声学超材料。通过有限元法对系统能带结构和传输谱进行计算;通过能带结构上各点振动模态对带隙形成机理进行分析;运用弹簧质量模型计算等效带隙频率,并探究了结构参数对带隙的影响。结果表明:通过改变结构参数可实现带隙超车现象,在亥姆霍兹谐振腔材料为钨,其壁厚和高度分别为1.0 mm、6.0 mm,包覆层半径为4.6 mm,基板厚度为1.0 mm时,模型的带隙起始频率为195.8 Hz。在此参数下,第一完全带隙宽度拓宽至758.1 Hz。所设计的双侧亥姆霍兹声学超材料能够为低频噪声控制提供参考。

摘要：为了有效抑制和调控特定频率范围内的声音,本文提出了一种具有Helmholtz谐振腔的声学超材料,通过有限元分析了其能带结构和传输谱,通过对带隙边缘本征模的研究,分析了带隙形成机理,研究了Helmholtz谐振腔的结构参数对能带结构的影响。结果表明:能带结构和传输谱中衰减频率范围基本一致;随着Helmholtz声学超材料内颈(内腔)半径、内颈(内腔)高度和腔体的改变,带隙的起始频率、截止频率和带宽均有增大或减小的变化趋势。对该结构的带隙特性研究,拓宽了对Helmholtz声学超材料的设计和研究思路。

摘要：针对混流式水轮机转轮密封间隙所引起的自激振动的问题,本文采用计算流体动力学软件CFX,基于N-S方程和RNGk-ε湍流模型,通过对含转轮上冠密封间隙及下环间隙的某水电站原型水轮机进行三维全流道数值计算,根据不同上冠密封间隙值的压力变化规律,提出了转轮上冠密封间隙值的稳定区和非稳区概念;分析了下环间隙对水轮机转轮进口和尾水管进口压力的影响,得出了在密封间隙的影响下转轮进口和尾水管进口的压力分布规律。为水轮机组在设计和运行时避免自激振动提供了一定的参考依据。

摘要：为研究导水叶栅对冲击式水轮机喷射机构流动特性的影响,设计了7种不同导水叶栅数方案和5种不同导水叶栅出水角方案,应用RNG k-ε模型和VOF模型,在额定工况下对考虑弯管进口的冲击式水轮机喷射机构进行数值计算,分析导水叶栅对喷射机构流动特性的影响.结果表明:由进口弯管引起的迪恩涡以及由导水叶栅绕流引起的卡门涡始终存在于喷射机构内部及射流区域,这些涡流的存在造成射流液面在弯管内侧和导水叶栅下游出现变形,并导致射流扩散;不同导水叶栅数的喷射机构射流偏心存在差异性,导水叶栅增多,射流内侧液面凸起和射流扩散现象得到缓解,但导水叶栅下游射流液面对应区域的变形更加剧烈,进而影响射流质量;导水叶栅出水角的改变对导水叶栅引起的拉伸涡有一定的影响,但相较于导水叶栅数,导水叶栅出水角对喷射机构流动特性影响较小.

摘要：低速水流能可作为可再生能源的重要补充,适用于低速水流能开发的压电俘能器已在流场中表现出了优异的性能.而在钝体的表面增加附着物可影响压电俘能器的能量转换.通过改变附着物的形状、凸起高度和凹陷深度探究其对驰振式压电俘能器输出特性的影响.利用拓展的哈密顿原理建立俘能器的机械控制方程,引入高斯定理建立电场-位移控制方程,并基于准稳态假设计算驰振的水动力及力矩,进而得到压电俘能器机电耦合分段参数模型.用伽辽金法离散悬臂梁的位移,并在此基础上解耦控制方程,从而得到输出功率及悬臂梁位移近似解.通过水槽实验获得压电俘能器输出功率的实验值,并验证了数学模型的准确性.结果表明:0.51 m/s流速下,-2 mm椭球型凸起的压电俘能器RMS功率为1.411 mW,与无附着物的椭圆柱相比增幅为69.88%;当钝体包裹6 mm凸起的圆柱型附着物时,悬臂梁末端的振幅为3.07 mm,相比于无附着物的情况降低了84.83%.三维数值模拟的结果表明凸起、凹陷为2 mm附着物的应用会使在钝体上形成的压差升高,进而加剧流致振动,且会影响从钝体两侧脱落涡的大小及强度.

摘要：介绍了现代流体机械设计的一种方法———基于CAD/CFD系统的流体机械设计,根据CFD分析的结果应用计算机辅助设计CAD对叶片翼型进行优化。通过实例分析说明此方法能够较大地改善流体机械内部流态,提高流体机械的性能。

摘要：混流式水轮机转轮上冠和顶盖间的压力腔中所产生的压力脉动会影响机组运行的稳定性.以某电站机组为例,采用商业CFD软件对原型水轮机进行了三维全流道湍流数值模拟计算,分析了压力腔及密封间隙中压力脉动形成的原因,讨论了减压管的开、关状态对压力腔、转轮密封间隙和尾水管中流场的影响.结果表明:减压管在水电机组中的作用有利有弊,在水电机组的设计过程中需要综合考虑.

摘要：论文设计了一种适用于低流速水流中的悬臂梁式压电能量收集器,利用明渠流弯道水槽对五种质量相同、截面形状不同质量块的压电能量收集器进行实验研究.通过改变水的流速,得到不同质量块能量收集器收集功率和频率随流速的变化规律并进行分析.结果表明:在实验流速范围内,各质量块均存在起振流速,当低于起振流速时,收集的均方根功率(Mean Effective Power,RMS Power)约为零,超过起振流速后,收集功率随流速增加而改变;形状相似的质量块,起振流速较为接近,四棱柱的起振流速最低,圆柱次之,三棱柱的最大;质量块截面形状不同,能量收集器性能不同,其中以三棱柱(70°)的输出性能最好,在流速为0.54 m/s时收集到的最大功率为2.02 mW,分别是圆柱、四棱柱(50)和三棱柱(60°)的1.06、2.58、1.36倍.论文研究的悬臂梁式压电能量收集器通过压电结构的力/电转换功能从水流中提取能量,可实现微电子器件的无线供能,为类似压电能量收集器的设计提供借鉴.

摘要：为了获得水电站水轮机技术改造中混流式转轮上冠型线变化时水轮机水力性能的变化规律,本文以某混流式水轮机模型转轮为研究对象,在原转轮上冠型线的基础上,提出了四种改型的上冠型线方案,采用CFD方法对不同上冠型线的转轮内部流动特性、能量特性、空化性能及过流能力进行了数值模拟和对比分析。结果表明:上冠型线的适当上抬可以增大转轮的过流能力,并且改善转轮在大流量工况下的能量特性和空化性能;但过高的上冠型线对小流量工况下的叶道涡的位置和强度有负面影响;与原转轮相比,方案4的效率略有提高;小流量工况时,上冠型线越高,叶道涡的位置越靠近叶片头部,且涡的强度越大,从而使转轮效率降低;大流量工况时,上冠型线上抬可能导致叶片进口靠上冠部分出现回流,进而导致压力分布不均匀;上冠型线的改变对最优工况下转轮效率和内部流动特性影响较小;可以为水轮机技术改造中转轮的改型设计与性能预估提供必要的参考。

摘要：介绍了碳精密封在卧轴灯泡贯流式水轮发电机组上的应用，碳精密封的结构特点和工作原理，以及在设计供水压力，密封结构，供水系统时应该注意的问题。