叶片设计

摘要： 20年前,维斯塔斯在丹麦、中国申请了一项专利;20年后,专利到期的蝴蝶效应可能传递到整个产业,扰动甚至决定风电叶片技术与市场的未来走向。有分析者判断,相关拉挤工艺碳纤维主梁叶片专利的到期将成为一个里程碑事件,掀起叶片设计优化的小高潮,倘若碳纤维材料的价格再跟上市场需求的脚步,技术迭代与大规模应用的大高潮将近在眼前。判断基于这样的一项数据:近年来,全球风电叶片碳纤维需求量在3万吨左右,维斯塔斯就占了2万吨,这是市场的力量,也是专利的力量。对于资本市场的欢欣鼓舞,专业厂商似乎并不买账。

摘要： 喷雾轴流风机具有高效率,适应性强的优点,广泛应用于林区植保作业.文章基于CFturbo和Inventor对轴流风机设计参数进行三维建模,利用Fluent软件模拟仿真,分析了风机内流特征和不同流量下的气动效率.研究结果表明:风机效率随流量的增加先上升后下降,当流量为1.9 m3/s时,轴流风机效率存在最高点;叶片出口处存在尾迹损失和尾迹区与主流区的掺混损失,产生能量损失,降低风机效率.

摘要： 环境污染和资源短缺使风能成为可再生能源开发与应用的主要对象之一.以2 kW小型风力发电装置为例,论述风力机叶片设计过程:使用Profili软件查找在合理的雷诺数范围内叶片的最佳攻角,使用计算安装角和弦长的设计方法使之快速成型;为叶片选择合适的翼型后,基于已经完成的叶片设计参数,借助Excel将叶片各点的平面坐标转换为空间三维坐标,将空间坐标导入SolidWorks完成叶片实体建模;以Glauert模型和Wilson模型为基础计算叶片的各种性能指标,并利用各种修正系数完成修正,得到叶片的气动性能指标;叶片的动力学分析借助ANSYS软件完成.为了避免共振,计算了叶片各阶的频率和振型以及风力机运行时系统的振动频率,计算结果精度较高,为后续设计提供可靠的依据.

摘要： 当今世界能源紧缺,潮流能因自身诸多优越性一直是各国研究的热点。针对目前潮流能水轮机普遍无法双向获能的问题,设计一种新型叶轮。利用翼型分析软件Xfoil和仿真软件Fluent对基础翼型NACA24112进行数值计算,截取其前半段设计出新"S"翼型并进行动力学分析,根据Wilson设计方法求出叶片各个截面的弦长和扭角,修正后利用Catia进行三维建模并用Fluent对其仿真分析;为了提高叶轮的获能功率,设计了一种双向折线型导流罩,经Fluent仿真验证了其最佳扩口角度为26°;通过水槽实验,验证了叶轮具有较好的双向获能特性,得益于导流罩的聚流增速作用,使其具有较低的启动流速,在额定流速2 m/s时能达到最大获能效率25.4%。

摘要： 针对超深层强研磨、高硬度地层机械钻速慢的问题,研制了一种超短高能涡轮钻具,并对其进行了参数校核和现场应用.该涡轮钻具创新设计了多曲面3 D转子叶片,基于流体力学CFX软件,优化了转子叶片空间形态布局,使叶片的水力能量转化效率提高45％,扭矩增加了43.55％;通过将装有叶片的动力端和装有止推轴承的轴承端合二为一,使分体式的涡轮芯轴改进为一体式结构,长度由进口涡轮钻具的15 m缩短至8.3 m,大幅提高了涡轮钻具的可下入性和安全性,缩短了划眼和通井作业时间;最后采用有限元仿真对涡轮钻具产生的扭矩和丝扣连接强度进行了校核测试.该涡轮钻具先后在博孜、元坝等区块石英砂岩、火成岩、砾石层地层的48口井中成功应用,应用混合钻头后机械钻速平均提高100％,为我国深层超深层钻井提供了有力保障.

摘要： 《风力发电技术》课程设计是风力发电技术教学过程中的重要实践内容,本课程设计以设计风力机叶片为教学目标,首先进行风资源评估,其次根据风力机设计理论,选择合适翼型,对风力机主要参数进行计算,最后要求学生建立风力机叶片的三维模型.通过叶片设计的课程设计,学生基本掌握风力机工作原理和设计过程,达到学以致用的目的.

摘要： 针对占我国面积近50％地区的风能可利用区,只有发展新型适合低风速地区的风力发电技术,才能更加高效地开发利用这些广袤地城的风能,风力发电机中最重要的结构部件则是叶片,因此叶片的结构设计在风力发电技术中显得尤为关键.基于目前我国风力发电技术的初步发展和未来的良好前景,分析国内外风力发电的现状、风力机简介、风机叶片设计的空气动力学理论、风机叶片翼型及气动系数等理论体系和计算方法,进而提出风力机叶片的优化设计.

摘要： 本文介绍通风机的相关知识,总结目前国内通过改善叶片参数与集流器来优化通风机性能的研究现状,提出了未来矿用通风机的发展方向:安全、 高效、 低噪音、 智能化.

摘要： 针对径-轴流式透平膨胀机工作轮叶片设计问题,利用子午面通流校核设计和二次抛物线计算的构型方法建立工作轮叶片三维模型,通过选取导流段相对长度和弯曲程度参数完成15组不同几何模型的设计,利用商业软件ANSYS CFX实现透平流道内气体膨胀流动过程的模拟.模拟结果表明:对于不同的导流段弯曲程度,导流段相对长度的增加对流动损失和余速损失的影响是不同的;固定相对长度不变时,随着弯曲程度的增加,气流可以得到更大的膨胀,出口气流绝对速度减小,对应的余速损失也降低;但当弯曲程度过大时,气流出口速度急剧增大,带来更多的余速损失从而降低了透平效率;基于CFD模拟结果优化选取构型参数,从而实现工作轮叶片的改进设计,该方法是可行的.

摘要： 本文首先介绍了叶片设计发展现状，指出了叶片气动可靠性思考，主要包括：气动设计可靠性，制造可靠性保证。

摘要： 针对某轴流风扇叶片对结构刚度和重量的要求,提出了一种碳纤维复合材料蒙皮、内置格栅加强筋、中空部分填充聚酰亚胺泡沫的新型复合材料泡沫夹芯叶片结构.有限元分析结果表明,该复合材料泡沫夹芯结构叶片满足使用工况下对结构刚度、强度的要求;结构中设置的碳纤维格栅加强筋及填充泡沫均能有效提高叶片刚度,减小叶尖变形,改善应力分布.对该复合材料叶片结构的格栅加强筋和蒙皮参数进行优化设计,优化结果表明,与铝合金空心叶片和钛合金空心叶片相比,在相同结构刚度下,复合材料泡沫夹芯结构叶片能分别实现减重35.86％和61.54％.

摘要： 涡轮钻具是一种全金属孔下动力钻具,涡轮叶片是其最重要的部件,分析其流场特性,对于预测涡轮钻具整机性能,指导水力部件设计十分重要.本文在分析涡轮叶片设计理论的基础上,通过SolidWorks建立起叶片三维建模,利用ANSYS/CFD软件对优化前后两种叶片进行仿真分析,得出对应的压力和速度流场分布状况,通过对流场数据分析,研究了叶片的流场与叶片设计参数之间的关系,为后续检测叶片的水力性能提供了一种可行的技术方法.

摘要： Wilson理论设计的风力机叶片参数往往为局部最优解,故采用遗传算法全局优化叶片弦长及扭角分布规律,以全年发电量最大为目标,得到叶片外形参数.创建两种叶片模型,并利用ANSYS以各叶片的最佳风轮转速为预应力条件进行模态分析.结果表明:与Wilson理论设计叶片相比,在相同的额定功率下,遗传算法设计的叶片弦长、扭角和叶根弯矩更小,质量更轻;在各自最佳风轮转速下遗传算法设计的叶片二阶和五阶固有频率更高,挥舞方向等效刚度增加并能有效改善扭振振动.

摘要： 为了更好地了解相对厚度对风力机翼型气动特性的影响,以NACA4412、NACA4415、NACA4418三种不同厚度的翼型为研究对象,分析了翼型相对厚度对翼型升阻力系数、升阻比、流场和压力系数的影响.研究结果表明,在小攻角时,随着厚度的增大,升阻比逐渐减小;在大攻角时,厚度较大的两个翼型仍能保持较高的升阻比,而厚度小的翼型升阻比较低;随着攻角的增大,厚度大的翼型更早地出现气流分离并形成尾部涡,但是分离点前移的速度较慢,在较大攻角时,涡的分布范围反而比厚度小的翼型的范围更小.研究结果对风力机叶片的设计以及优化提供了参考依据.

摘要： 为了更好地了解相对厚度对风力机翼型气动特性的影响,以NACA4412、NACA4415、NACA4418三种不同厚度的翼型为研究对象,分析了翼型相对厚度对翼型升阻力系数、升阻比、流场和压力系数的影响.研究结果表明,在小攻角时,随着厚度的增大,升阻比逐渐减小;在大攻角时,厚度较大的两个翼型仍能保持较高的升阻比,而厚度小的翼型升阻比较低;随着攻角的增大,厚度大的翼型更早地出现气流分离并形成尾部涡,但是分离点前移的速度较慢,在较大攻角时,涡的分布范围反而比厚度小的翼型的范围更小.研究结果对风力机叶片的设计以及优化提供了参考依据.

摘要： 为了更好地了解相对厚度对风力机翼型气动特性的影响,以NACA4412、NACA4415、NACA4418三种不同厚度的翼型为研究对象,分析了翼型相对厚度对翼型升阻力系数、升阻比、流场和压力系数的影响.研究结果表明,在小攻角时,随着厚度的增大,升阻比逐渐减小;在大攻角时,厚度较大的两个翼型仍能保持较高的升阻比,而厚度小的翼型升阻比较低;随着攻角的增大,厚度大的翼型更早地出现气流分离并形成尾部涡,但是分离点前移的速度较慢,在较大攻角时,涡的分布范围反而比厚度小的翼型的范围更小.研究结果对风力机叶片的设计以及优化提供了参考依据.

摘要： 为了更好地了解相对厚度对风力机翼型气动特性的影响,以NACA4412、NACA4415、NACA4418三种不同厚度的翼型为研究对象,分析了翼型相对厚度对翼型升阻力系数、升阻比、流场和压力系数的影响.研究结果表明,在小攻角时,随着厚度的增大,升阻比逐渐减小;在大攻角时,厚度较大的两个翼型仍能保持较高的升阻比,而厚度小的翼型升阻比较低;随着攻角的增大,厚度大的翼型更早地出现气流分离并形成尾部涡,但是分离点前移的速度较慢,在较大攻角时,涡的分布范围反而比厚度小的翼型的范围更小.研究结果对风力机叶片的设计以及优化提供了参考依据.

摘要： 本文从涡轮钻具的发展历程出发,对涡轮钻具的特点进行了系统地总结,从涡轮钻具的结构优化、涡轮叶片的设计与加工、轴承节的性能提升、减速涡轮钻具的研发、钻进新工艺的探索等5个方面对国内外涡轮钻具的研究进展进行了综述,发现总结了涡轮钻具研究过程中存在的一些问题,并结合中国在相关领域的实际需求,对未来中国涡轮钻具的重点研究方向提出了建议.例如注重涡轮钻具动力节水力效率的提升，并通过钻具结构的优化设计，缩短整机长度，以满足大斜度井和定向井的工艺要求，增加中国涡轮钻具的适应性。

摘要： 本发明公开了一种弓形高能量密度叶片设计方法及其设计的叶片泵。叶片设计方法为：叶片在延伸方向具有第一端和第二端及在叶高方向上具有轮毂侧和轮缘侧，包括包角初始值、进口角、型线和出口角。包角初始值为第一端上各点轴面相对于第一端的轮毂侧轴面之间的圆周角，由叶片的弓形曲线确定；进口角形成于叶片的第一端的轴面流线的切线与垂直于轮毂轴线的平面之间，由零速度环量准则确定；型线根据叶片的安放角沿相对轴面流线的分布规律进行定义，由轴面流动计算确定；出口角形成于叶片的第二端的轴面流线的切线与垂直于轮毂轴线的平面之间，由轴面流动计算确定。本发明叶片设计方法得到的叶片可有效提高叶片泵的能量密度并拓宽泵的稳定运行区间。

摘要： 本发明公开了一种基于分段四次函数速度矩分布的叶片设计方法及其设计的叶片泵。叶片泵的叶片包括：轮毂，轮缘，叶片。叶片设于轮毂的外周面，且沿轮毂的轴向方向螺旋延伸。叶片在延伸方向上具有第一端和第二端，第一端连接叶片进口，第二端连接叶片出口。叶片的安放角根据速度矩进行确定，相对速度矩的分布满足分段四次多项式函数的规律，包括靠近叶片第一端的四次多项式函数分布、靠近第二端的四次多项式函数分布和连接两段四次多项式函数的二次多项式函数分布。相对速度矩的分段四次多项式函数分布规律根据叶片第一端、叶片前控制点、叶片后控制点、叶片第二端的相对速度矩及其梯度、二阶梯度的若干条件唯一确定。

摘要： 本发明公开了一种基于奥森涡的叶片设计方法及其设计的叶片泵，叶片泵的每一级由叶轮及与之配合的导叶组成，叶片泵叶轮的叶片包括：进口角、型线和出口角，其中，叶片在延伸方向上具有第一端和第二端，第一端连接进口角，第二端连接出口角；叶片的进口角由基于奥森涡的设计方法进行确定；叶片的型线和出口角由正反问题迭代方法进行确定。基于奥森涡的叶片设计方法利用奥森涡模型确定上级导叶的下游流场，通过叶片进口的速度三角形确定位于上级导叶下游流场的叶片进口角。根据本发明实施例的叶片泵，可以有效减小叶轮进口的冲击损失，提高多级叶片泵的扬程和效率。

摘要： 本发明公开了一种叶片设计方法、叶片设计系统、叶片及高效等厚叶轮，叶片设计方法包括：获取目标设计参数，包括叶轮直径和叶片数；根据叶轮直径确定叶片弦长；根据叶片弦长，利用弦长与拱度的拟合优化曲线确定叶片弦长对应的叶片拱度；根据叶轮直径和叶片数确定叶片高度；根据叶片拱度获取叶片基元，将叶片基元的对应位置的高度拉伸至叶片高度，得到目标叶片结构。由于该方法通过拟合优化曲线得到叶片拱度，因此叶片拱度具有与拟合优化曲线相同的特点，并且在设计过程中不用重复校核和调整，设计方式简便，能够实现批量、快捷设计。

摘要： 本发明公开了一种三段五次函数型载荷分布控制的叶片设计方法及其设计的叶片泵，叶片泵的叶轮包括泵壳、轮毂和多个叶片，叶片设计方法包括：根据叶片载荷cur确定叶片的不同位置处的叶片型线在任一点处的安放角β，β满足条件tanβ＝cmr/[ur–cur]；其中，β为叶片型线在任一点处的切线与垂直于轮毂的旋转轴的平面之间的夹角，cm为叶片泵内流体流动的轴面速度，r为叶片型线上的任一点与轮毂的轴线的距离，cu为叶片泵内流体流动的周向速度，u为叶片型线上在任一点处的圆周速度。根据本发明实施例的三段五次函数型载荷分布控制的叶片设计方法具有有效的抑制介质在流动时发生分离的范围和程度，进而提高叶片的做功能力和叶片泵的整体运行效率等优点。

摘要： 本发明公开了一种启动瞬态性能优化的叶片设计方法及其设计的叶片泵，启动瞬态性能优化的叶片设计方法中，所述叶片具有叶片进口边和叶片出口边，所述叶片被构造为在所述叶片进口边上任意一点的冲角的大小不相同。根据本发明实施例的启动瞬态性能优化的叶片设计方法，通过对叶片进口边上冲角的设计，可以有效减小叶片进口损失，优化叶片进口边的压力分布，从而抑制流动分离，增大启动结束时的稳定流量，提高启动瞬态性能。

摘要： 本发明公开了一种基于重心积叠线控制的叶片设计方法及其设计的叶片泵，所述叶片设计方法包括以下步骤：确定叶片的翼型和重心积叠线；控制翼型沿重心积叠线进行弯掠以得到叶片；其中，重心积叠线在z‑r直角坐标系限定的平面上的投影为第一控制曲线，第一控制曲线的满足条件：重心积叠线在x‑y直角坐标系限定的平面上的投影为第二控制曲线，第二控制曲线满足条件：其中，a、b、c为根据设计要求确定的系数，rh为叶轮的轮毂半径，rs为叶轮的轮缘半径。根据本发明实施例的基于重心积叠线控制的叶片设计方法得到的叶片能够有效的消除或降低叶片泵在运行时产生的驼峰，使叶片泵在运行时能够以较为稳定的状态进行工作。

摘要： 本发明公开了一种弓形高能量密度叶片设计方法及其设计的叶片泵。叶片设计方法为：叶片在延伸方向具有第一端和第二端及在叶高方向上具有轮毂侧和轮缘侧，包括包角初始值、进口角、型线和出口角。包角初始值为第一端上各点轴面相对于第一端的轮毂侧轴面之间的圆周角，由叶片的弓形曲线确定；进口角形成于叶片的第一端的轴面流线的切线与垂直于轮毂轴线的平面之间，由零速度环量准则确定；型线根据叶片的安放角沿相对轴面流线的分布规律进行定义，由轴面流动计算确定；出口角形成于叶片的第二端的轴面流线的切线与垂直于轮毂轴线的平面之间，由轴面流动计算确定。本发明叶片设计方法得到的叶片可有效提高叶片泵的能量密度并拓宽泵的稳定运行区间。

摘要： 本发明公开了一种基于分段四次函数速度矩分布的叶片设计方法及其设计的叶片泵。叶片泵的叶片包括：轮毂，轮缘，叶片。叶片设于轮毂的外周面，且沿轮毂的轴向方向螺旋延伸。叶片在延伸方向上具有第一端和第二端，第一端连接叶片进口，第二端连接叶片出口。叶片的安放角根据速度矩进行确定，相对速度矩的分布满足分段四次多项式函数的规律，包括靠近叶片第一端的四次多项式函数分布、靠近第二端的四次多项式函数分布和连接两段四次多项式函数的二次多项式函数分布。相对速度矩的分段四次多项式函数分布规律根据叶片第一端、叶片前控制点、叶片后控制点、叶片第二端的相对速度矩及其梯度、二阶梯度的若干条件唯一确定。

摘要： 本发明公开了一种可控载荷的叶片设计方法及其设计的叶片泵，其中，叶轮包括：轮毂和叶片，叶片沿轴线方向设置于轮毂的外围面，叶片具有连接轮毂的轮毂侧和相对远离轮毂的轮缘侧，且叶片的相对两端具有进口端和出口端，叶片的速度矩沿轴面流线的分布规律符合预设函数。根据本发明实施例叶轮，能够使叶片载荷分布更加均匀，从而提高叶片泵的水力和空化特性，进而延长叶片泵的使用寿命和该装置效率。