摘要：为提高叶轮机械运行的稳定性,常需要设计获得一种具有高升力特性和良好稳定性的翼型。受自然界中具有不同飞行特性的鸟类翅膀的启发,本文首先以海鸥、雀鹰、长耳鸮、水鸭4种鸟类为仿生对象,对沿翅膀展向40%截面位置处的翅膀轮廓形状进行仿生重构,获得4种仿生翼型。然后,对4种仿生翼型的动态失速特性进行数值模拟,通过对比分析4种仿生翼型的动态气动特性得出:在Re=2.0×10^(5)工况下,仿海鸥翼型的平稳性最好,阻力峰值在4种仿生翼型中最低;仿雀鹰翼型仅上仰阶段的升力系数小于仿海鸥翼型,仿雀鹰翼型的平稳性与仿海鸥翼型类似;尽管仿长耳鸮翼型的升力系数峰值最大,但是其动态迟滞现象明显;仿水鸭翼型产生的阻力最大,平稳性也相对较差。综上,仿海鸥翼型具有良好的稳定性和较低的阻力峰值,从而为叶轮机械优化设计和气动性能改善提供了有价值的参考翼型。

摘要：为寻求一种具有良好稳定性和气动效率的翼型,进而提高潜艇指挥台围壳和尾翼的稳定性和气动性能,受到座头鲸和猫头鹰独特翼型结构的启发,首先设计两类锯齿状仿生翼型,通过数值求解非定常NavierStokes方程,揭示相同雷诺数条件和相同攻角下不同锯齿尺寸的仿生锯齿翼型的气动特性与流场特性,并与NACA0012翼型性能进行比较。研究结果表明,升阻比有所提高,流场品质有所提升,有利于气动效率的提高,为潜艇性能提升打下良好基础。

摘要：基于仿生学原理开展喷水推进泵内部空化流动特性研究。采用数值模拟与模型泵试验相结合的方法,将仿生翼型与两种经典的NACA4410翼型、791翼型进行比较,探寻不同翼型喷水推进泵叶轮的水力特性。结果表明:仿生翼型泵汽蚀余量最小,叶片上气泡量和气泡覆盖面积最少,抗空化性能最好。仿生翼型模型叶轮试验测试结果与数值模拟结果相对误差较小,满足数值模拟计算误差要求。说明仿生翼型在喷水推进泵模型优化上具有一定应用价值,对后续的研究具有重要的指导意义。

摘要：采用大涡模拟方法,研究在翼型不同位置添加脊状结构对翼型流场及气动性能的影响。讨论了添加脊状结构后翼型流场的流动特性和涡结构特性。研究发现:(1)在α=6°攻角条件下,无论riblet-Q翼型模型或riblet-H翼型模型均可改善边界层分离情况,但riblet-H翼型模型表现出更好的控制效果;(2)后段布置脊状结构能够有效推迟翼型边界层分离点,抑制边界层大涡形成,控制分离涡的发展和脱落;(3)riblet-H翼型模型使翼型的升力系数增大,同时也使其阻力系数降低,升阻比较原翼型有了较大提高。

摘要：通过运用LBM-LES方法,对基于仿生学原理构建的多孔仿生翼型进行了气动噪声声场的直接计算,并深入分析了多孔仿生翼型的流动特征和声学特性,详细探讨了多孔介质流阻和长度对仿生翼型控制效果的影响。结果表明:多孔介质长度为20%,流阻较高时,仿生翼型具有较好的降噪效果;当流阻比较低的时候,仿生翼型尾涡会变强,从翼型后缘脱落后形成有序的卡门涡街,会增强仿生翼型的气动噪声,失去降噪效果;翼型壁面附近边界层内的相干结构及翼型后缘处脱落的尾涡是产生远场气动噪声的主要声源,仿生翼型的噪声控制需要综合考虑两处主要声源的影响,才可能有效起到降低气动噪声的目的。

摘要：基于仿生学原理开展喷水推进泵内部流场特性研究.采用数值模拟与模型泵试验相结合的方法对仿生翼型设计的喷水推进泵叶轮与NACA4410和791翼型得到的叶轮进行比较分析.研究结果表明,相同条件下,仿生翼型泵扬程最高,附着在叶片附近的低压区最大,上压力面与下吸力面压差最大,效率最高;仿生翼型泵湍流动能发展相对稳定,速度矢量分布最为均匀,能量损失最小,仿生翼型泵具有最优的水力性能.仿真翼型叶轮的研究方法在喷水推进泵模型优化上具有一定的可行性,对后续的研究具有重要的指导意义.

摘要：基于逆向工程设计方法,提取具有优良气动性能和低噪声特性的长耳鸮翅膀展向40%截面位置处的翼型进行仿生重构,并将其应用于窗式空调用离心风机叶片的叶型改进中。采用数值计算方法研究了仿鸮翼翼型叶片4种不同中弧线分布方式的降噪效果,对最优设计风机的气动性能和噪声进行了试验验证。与原型相比,仿生翼型叶片按照单圆弧中弧线分布设计的离心风机降噪效果最好,在风量基本保持不变的同时风机噪声下降了1.3dB。风机内部流动及其噪声特性的数值模拟结果表明:仿鸮翼叶片的应用可减少叶轮流道内的低速分离区域,有效抑制通道内旋涡流的产生和发展,同时减弱叶轮与蜗舌间周期性的非定常相互作用,降低叶片前缘区域和蜗舌区域的压力脉动,从而有效降低空调用离心风机产生的气动噪声。

摘要：本文拟通过对鸽子翅翼表面非光滑结构对仿生翅翼气动性能影响的研究,揭示了鸟类翅翼表面非光滑结构的流动控制机理,从而为飞行器的优化设计提供理论参考。首先结合逆向工程技术和3D扫描结果对活体鸽子进行翅翼的仿生重构,分别建立了光滑结构和非光滑结构的仿生翅翼模型。然后采用数值模拟方法对仿生鸽子翅翼模型进行空气动力学特性分析,研究了滑翔状态下飞行速度和飞行迎角对仿生翅翼气动性能的影响。在18m/s的飞行速度条件下,对不同飞行姿态时光滑仿生翅翼和非光滑仿生翅翼的气动性能及其流动结构进行了分析比较。研究结果表明:大迎角条件下,非光滑仿生翅翼具有较好的流动控制能力和气动性能,这也正是鸟类高效飞行的原因之一。

摘要：受猫头鹰翅膀前缘锯齿和座头鲸鳍肢前缘凸起的启发,本文在NACA0018翼型的基础上,设计出单波长和双波长叠加前缘仿生结构,通过数值方法研究仿生翼型的噪声辐射特性。结果表明:在0°攻角均匀来流下,仿生翼型翼面上的压力脉动整体上有明显降低,幅值最大减小50 Pa,且主峰频率值发生频移,仿生翼型改变了原始翼型的流场和涡脱落结构;正弦波形前缘叶片声压级随着相对振幅h/C的增大而减小,随着相对波长λ/C的减小而减小;仿生结构可以抑制叶片窄带尖峰噪声,使翼型在整个频率范围内表现出宽频特性;低频下,仿生翼型声压级与原型相差最大,降噪效果最好,翼型声源为典型偶极子源噪声,其声学指向性呈“8”字状,该特征随声辐射的频率增大而消失。综合分析后,叠加波形前缘叶片F声学性能最佳。