0 引 言

前缘缝翼是现役大型民用飞机常用的机械式前缘增升装置[1],其作用是延缓机翼上的流动分离、推迟失速,从而得到较高的升力。目前,前缘缝翼气动设计和结构设计有效结合,形成了气动和结构一体化设计平台[2]。前缘缝翼内型的气动设计及研究表明,缝翼内型对失速特性、升力、阻力等气动特性有相关影响[3]。相关研究资料表明,前缘缝翼的设计依然沿用传统的设计理念,关注于几何细节对缝翼的增升作用[4-5]的影响及相关流动机理[6-7]。就叶轮机械而言,叶片吸力面发生的边界层流动分离会造成失速,其总效率将明显下降。

在航空工业中已将叶片开缝技术应用于分离流动的抑制,即将叶片断开分成前后长短叶片,短叶片向长叶片压力边移动,形成搭接间隙,原理是利用叶轮同道中的压力边和吸力边之间的压差,气流从夹缝中喷出将吸力边附近的滞止减速气体吹走从而削弱分离[8]。可见,这种技术综合了分流叶片[9]和边界层吹气[10]两种技术的特点。清华大学的唐旭东等[11]把航空工业中边界层吹气技术的思想(缝襟翼思想)应用于离心式风机叶轮设计,提出了离心开缝叶轮的优化设计方案。在此基础上黄东涛教授等[12]利用文献[13]提出的风机设计方法思想,通过大量数值计算及优化获得了良好的风机综合性能。

目前国内外学者已经对缝襟翼技术在诸多领域内进行了大量的研究,但将缝襟翼思想应用到离心风机中的研究并不充分。本研究将缝襟翼思想与叶片开缝技术相结合应用到离心风机中,采用中弧线及叶片等厚分布造型方式对原有叶片进行开缝,利用数值模拟的方法研究动叶前缘缝翼的开缝位置及偏转角度对离心风机气动性能的影响。

对于高速公路工程建设过程中的中心试验室工作人员来讲，要根据工程实际施工质量，不断学习先进的试验检测技术，并定期向工程管理人员汇报工作质量，不断提升高速公路工程的整体管理效率。例如，在某高速公路工程当中，中心试验室检测人员通过与工程管理人员进行有效沟通，不仅能够提升高速公路工程整体管理效率，而且有效降低工程施工材料的损耗率[3]。

1 离心风机模型

本研究的原型风机为一后弯式离心通风机,其设计流量Q0和全压分别为4000 m3/h、1200 Pa,叶轮转速n=2900 r/min,叶轮叶片数19,采用NACA-Yang翼型作为基准翼型。叶片进口安装角β1A沿叶片高度方向呈线性变化,半叶高处β1A为28°,叶片出口安装角β2A=39°。叶轮出口直径D2为350 mm,进口直径D0为241 mm,叶片斜切后的进口直径D1为234 mm。图1为风机原始叶轮参数示意。风机蜗壳宽度B为200 mm,蜗室出口宽度C为501.7 mm,蜗舌间隙t为67.85 mm,蜗舌半径r为34 mm,蜗壳内型线采用不等基方螺旋线,蜗壳张度A=380 mm,详见图2所示。

  

图1 风机原始叶轮参数示意

  

图2 蜗壳结构参数示意

图6给出了前缘缝翼不同开缝位置的离心风机全压与效率曲线,其中原始风机表示配备原始叶轮的离心风机。此时前缘缝翼的偏转角θ为定值7°。四种开缝位置时前叶片都延长5%C；经测量四种开缝位置Lb都为10 mm,所以总搭接量L为定值。可以看出,在额定工况下,各离心风机模型性能达到最佳,因此选取额定工况对离心风机的特性变化进行分析。由图6可知,相较于原始离心风机,开缝离心风机的全压均有所增加,但效率有增有减。B型离心风机综合性能达到最佳,全压和效率的最大增幅分别达到13.1%和1.2%。而D型离心风机全压的增幅最小,效率较原始风机有所下降。由此说明,合理的前缘缝翼开缝位置能提高离心风机的性能。

  

图3 原翼型30%弦长处开缝示意

本研究用CFX求解器求解控制方程,为了保证数值求解的精度,采用高阶格式进行求解。采用整圈叶轮通道进行计算,因此涉及的计算域边界有进口、出口以及固体壁面三类。进口边界给定压力、出口为质量流量,壁面则为无滑移条件。

 

表1 开缝几何参数

  

偏转角θ开缝位置20%C30%C40%C50%C5°—E型——6°—F型——7°A型B型C型D型8°—G型——

2 数值计算方法及验证

2.1 流场控制方程及边界条件

因六步三关工艺时间节点少，温度间的跨度大，而各阶段的目标又十分明确，便于记忆，操作性强，在烘烤过程中通过观察烟叶的变黄和失水，清晰可见鲜烟叶的品质显现出来，失水干燥后又固定下来。事实证明，凡执行走六步闯三关烘烤工艺的烟叶，工艺见表1和图2，在烟叶的外观质量上，“黄、亮、软”特征明显，烘烤损失基本控制在5%以内。而传统凭经验烤的损失率无法估计。简单易操作的新工艺，打破了原来的经验主义，揭开了烟叶烘烤的神秘面纱，把水与火交融的艺术公开化，使老烟农省心，让新烟农有章可循，为全面降低烘烤损失、稳定烟农队伍、稳定种植基础打下了良好基础。

质量守恒方程：

 

(1)

动量守恒方程：

 

(2a)

 

(2b)

 

(2c)

以上式中：u、v、w为速度矢量在x、y、z方向上的分量；t为时间；ρ为密度；p为压强；μ为动力粘度。RNG k-ε模型[14]在计算叶轮机械时收敛性好,准确度高,故本文中采用该模型进行定常湍流场的模拟。

图9为额定工况下不同偏转角50%叶高处前后排叶片表面静压系数分布,横坐标为相对弦长位置。从图9(a)可以看出,不同偏转角工况下,前叶片前缘附近都有一个压力陡然下降的过程,尤其叶片顶部下降最明显,这是因为流体流经叶片前缘有一个加速过程,顶部相对速度较大。随着叶片弦长的增加,不同偏转角工况吸力面的压力变化趋势基本相同,前缘处突然下降后达到平稳直至相对位置X/C=0.3即开缝处附近开始缓慢上升,这是由于气流流出夹缝后流道扩散,速度降低，所以压力回升。而压力面侧压力随着偏转角的增大而降低,叶片顶部压力下降最显著,并且偏转角越大,压力面侧的压力开始下降的位置越靠前,至相对位置X/C=0.3处压力降到最低点,这是由于气流流经夹缝处加速效果显著,压力陡然下降,气流流出夹缝后,压力又逐渐回升。从开缝处附近至前叶片尾缘,压力面侧的压力低于吸力面侧的压力。总之,随着偏转角的增大,叶片载荷逐渐减小。

为了分析缝隙参数的影响,分别在原叶片20%C、30%C、40%C、50%C处,偏转角θ取值5°、6°、7°、8°的情况下获得不同的开缝叶轮,与同一蜗壳匹配获得了7个新风机模型,如表1所示。

2.2 计算域离散及网格无关性验证

图4(a)为离心风机流场计算域示意,由叶轮区、蜗室区和进出口延长区组成,其中,进出口延长段的长度分别为管道直径的5倍和6倍。由于叶轮区域几何外形非常复杂,不仅有常规叶片通道,同时还有前后两个叶片形成的缝隙,所以采用三维非结构网格对叶轮区域进行划分。为保证网格质量,对近壁区网格进行局部加密,单流道网格数约为33万,网格质量达到0.15以上,如图4(b)所示。进口延长区域及蜗壳整体区域采用结构网格划分,网格数分别为58万、168万,整个通风机网格总数为850万。

  

图4 计算域示意

为了抑制网格数量和质量对数值模拟结果的影响,本文中进行了网格无关性分析。由于研究因素为动叶前缘缝翼开缝位置对离心风机的影响,所以网格无关性验证主要针对叶轮的网格数量。分别生成网格数为320万、480万、620万和780万四组叶轮网格,离心风机其他部分的网格数保持不变。对四组离心风机数值模拟采用相同的模型和条件设置,获得性能结果并进行对比。

由图5可见,不同网格数对应离心风机的全压和效率曲线的趋势基本一致,而随着网格数的增大,风机性能结果的差异也越来越小,在额定工况下,当网格数从320万递增到780万,离心风机的全压变化率依次为2.02%、0.64%、0.083%,效率的变化率依次为2.23%、0.34%和0.15%。可见当网格数达到480万以上时,它对数值计算的结果影响非常小。620万和780万网格数的全压曲线和效率曲线基本重合。故本研究将叶轮网格数控制在620万,保证精度且节约成本。

  

图5 网格数对离心风机全压和效率模拟值的影响

3 计算结果及其分析

3.1 前缘缝翼开缝位置对离心风机性能的影响

图3给出了开缝叶片主要几何参数,图中C表示原叶片弦长,开缝后两排叶片的中弧线、厚度分布规律与原叶片一致,且几何尺寸相互成比例。如图3所示,首先在某位置将原叶片弦长分为前后两段,然后为按比例叠加叶型厚度形成前、后排叶片,最后将前排叶片绕风机旋转轴Z逆时针旋转θ角度,形成最终的开缝叶片。L表示前叶片与后叶片的总搭接量,为La与Lb之和。其中La表示前叶片按原翼型弦长一定比例延长的搭接量,本研究中令La等于5%C；Lb表示前叶片未延长时绕Z轴逆时针旋转一定的角度后与后叶片形成的搭接量(后弯叶片)。可见,θ的大小对缝隙长Lb以及缝隙截面积分布均有影响。

  

图6 不同前缘缝翼开缝位置的离心风机的性能曲线

图7为额定运行工况下50%叶高截面上的静压和流线分布。从图7中可以看出,原始叶轮叶片吸力面侧存在着明显的流动分离区,这表明原始叶轮叶片吸力面尾缘边界层厚度大,流场品质低。而将原始叶轮开缝后,四个模型后叶片吸力面尾部的回流与分离现象明显减小,尤其是A、B型分离现象几乎消失,这是由于叶片开缝后所形成的夹缝成为了一个收缩形流道,通过夹缝处的流体被加速,形成一股高速射流,削弱了后叶片吸力面尾缘附近边界层厚度。而D型流场中又开始出现明显的流动分离。这表明合理的开缝位置对改善叶片吸力面尾缘的流动分离有重要的作用。图7中四个开缝叶轮的全压均高于原始叶轮,30%弦长处开缝的离心叶轮全压值最大。

  

图7 额定运行工况下50%叶高截面上的全压流线分布

3.2 前缘缝翼偏转角对离心风机性能的影响

图8为额定工况下具有不同前缘缝翼偏转角的离心风机全压与效率曲线,其中原始风机表示配备原始叶轮的离心风机。经测量偏转角度每增加1°,对应的搭接量Lb增加1.8 mm,即总搭接量L随着偏转角度的增大略有增加。由于B型离心风机综合性能最佳,所以选择在此模型基础上研究不同前缘缝翼偏转角对离心风机性能的影响。从总体分布趋势来看,前缘缝翼偏转角不同,搭接量L略有增加时,离心风机的全压和效率分布趋势总体一致,即随着工况的增加,离心风机的全压和效率呈现出先增加后急剧下降的趋势。因此在额定工况处离心风机性能达到最佳。相较于原始风机,在额定工况下,具有不同前缘缝翼偏转角离心风机的全压均有较大幅度的增加,效率也均有所增大,且全压和效率都随着偏转角的增大而减小。E型离心风机综合性能达到最佳,全压与效率的最大增幅分别为14.6%和2.8%。

为了分析偏转角的变化所引起的叶片表面静压的变化，定义无量纲压力系数：

称取每份5.0 g的刺葡萄皮6份，各加入0，0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%盐酸溶液100 mL，于40℃恒温下水浴浸提40min，过滤，于波长523 nm处测定刺葡萄皮花青素的OD值，确定浸提溶剂质量分数。

 

式中：Pt,in为入口总压；Pl为当地静压；Pin为进口静压。

C是检查。在实施的过程中，也有可能与原来的设想有偏差。其原因可能是行动的人没有落实好任务，也有可能是原来的计划、原来的作战方案有问题，这时候需要去检查和对照，如果计划有问题，就要做必要的修正。

  

图8 不同前缘缝翼偏转角的离心风机的性能曲线

  

图9 不同偏转角50%叶高处叶片表面静压分布

[4] 徐成宇,钱志辉,刘庆萍,等.基于长耳鸮翼前缘的仿生耦合翼型气动性能[J].吉林大学学报(工学版),2010,40(1):108-112.

4 结 论

(1)动叶前缘缝翼合理的开缝位置提高了离心风机的总压升与效率,根据本研究结果,30%弦长处为最佳开缝位置,其总压升和效率最大增幅分别达到13.1%和1.2%。

(2)在30%弦长这一最佳开缝位置的基础上,数值模拟不同前缘缝翼偏转角的离心风机性能。结果表明,偏转角为5°时具有动叶前缘缝翼的离心风机性能达到最佳。随着偏转角的增大,离心风机的总压升和效率略有下降,但均大于原始离心风机。

(3)离心风机原始叶轮开缝处理后,所形成的夹缝成为了一个收缩形流道,使得通过夹缝处的流体被加速, 形成一股高速射流,抑制了叶片尾缘的流动分离,提高了流场品质。

参考文献：

[1] 蒯 乐.后缘无缝襟翼与前缘缝翼的一体化优化设计[D].上海：上海交通大学,2011.

对筒形密闭容器的多相物料的料位进行监测时，打开监测装置中摄像头、 LED发光标尺、雷达测距装置及照射光源的电源，摄像头对筒形密闭容器内多相物料的料位进行监测，并根据LED发光标尺上的刻度对多相物料的料位分别进行度量， 并将采集到的图像通过信号线传输到计算机，通过计算机显示多相物料的料位并对其进行监控.雷达测距装置用来测量多相物料的液面高度，并将采集到的液面高度数据通过信号线传输到计算机，通过计算机显示多相物料的液面高度并对其进行监控.

[2] 周志杰,刘沛清,李亚林,等.大型客机机翼前缘缝翼气动及其机构一体化设计[J].民用飞机设计与研究,2013(1):9-13.

[3] 邓一菊,廖振荣,段卓毅.前缘缝翼内型的气动设计研究[J].空气动力学学报,2014,32(3):400-404.

多项研究表明,QRS-T夹角是冠心病事件发生及死亡的独立预测因子[27-28]。这可能是因为冠心病引起的心肌缺血影响到心肌细胞的电活动,导致心肌去极化和复极化改变[29]。多项研究结果显示,冠心病人群的QRS-T夹角大于正常人群,且经治疗后,QRS-T夹角会减小[30-31]。QRS-T夹角除了能预测冠心病的发病率和死亡率外,研究发现它还能预测冠心病患者发生心律失常事件的风险,且冠心病患者平面QRS-T夹角越大,其发生室性心动过速的风险就越高[30, 32-33]。

图9(b)为后叶片静压分布。从图9中可以看出,随着前叶片偏转角的增大,后叶片静压分布的变化趋势相似。叶片前缘都有一个压力陡然下降的过程,在压力面侧下降显著,这是由于气流流经夹缝时产生加速；当气流流经夹缝后,流道扩散,速度降低,叶片压力面侧的压力缓慢回升。吸力面侧的压力在夹缝处先减小后急剧增加,并且在最小偏转角工况时的变化最显著。所以,随着偏转角的增大,夹缝内流道变长,单位长度上的静压降低,E型风机表面静压最大。

新型SPAD器件的I-V特性曲线如图2所示，得到的雪崩电压仿真值约为37.1V。图3为在过偏压3V、温度20℃下的SPAD器件的二维电场仿真分布图。图中区域1为主雪崩区，电场分布均匀，场强约为3.89×105V/cm，雪崩区结深约为3μm，雪崩区宽度达到1μm，可以明显提高对近红外短波光子的探测响应；区域2和 3为深N阱内部的两个对称环状的次雪崩区，在结深方向大概有2μm分布深度，电场强度约为2.23×105V/cm，有利于提高中短波光子的响应，拓宽器件光谱响应范围。

洞穴比喻表明了善的理念所处的统治地位，不仅对于洞穴之外的天地，而且对于整个洞穴内部，太阳都是最高的理念。这里发生了海德格尔所要指出的真之本质的一种转变：洞穴比喻的每一阶段都决定于Aletheia，但是不仅对Aletheia的道说含糊其辞而真正得到强调的是处在统治地位的idea，而且整个比喻也“建基于idea变成高于Aletheia的统治者的这一未被说出的过程”。[5]230用柏拉图关于“善的理念”的话来说：“它本身就是统治者，因它给予(自行显示者)无蔽并且同时给予(对无蔽者的)觉知。”(517c 4)[5]230括号中的内容是海德格尔在其译文中的补充，意在显明柏拉图的道说中未被说出的东西：

[5] MESEGUER J, FRANCHINI S, PÉREZ-GRANDE I, et al. On the aerodynamics of leading-edge high-lift devices of avian wings[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part G Journal of Aerospace Engineering,2005,219(1):63-68.

离心风机内流动马赫数通常小于0.3,雷诺数约在3.9277×105,流动控制方程为不可压缩Reynolds时均Navier-Stokes(N-S)方程:

就见古松后走出一个紫衫女子，身材纤纤，步履轻盈，肤光胜雪，眉目如画。乔十二郎一见，瞬间眼泪就流下：“表姐！罗香！是你？”

[6] BURG J W V D, GEYR H F V, HEINRICH R, et al. Geometrical installation and deformation effects in high-lift flows[J]. AIAA Journal,2009,47(1):60-70.

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本文以混凝土热传导原理为基础，用comsol软件对实际工程案列进行仿真模拟计算，用以分析如何对大体积混凝土温度裂缝进行控制，得出以下结论:

[8] 唐旭东.具有开缝叶片或长短叶片的离心风机叶轮通道湍流场数值模拟及试验研究[D].北京：清华大学,1998.

(3)矿产资源的勘查往往需要耗费大量的时间成本和资金成本，所以，若有建设项目压覆了重要矿产资源，或与在重要矿产地设置的矿业权范围重叠的，还应多方面考虑建设项目避让的可行性，以切实保证国家的重要矿产资源不受到建设项目的压覆。

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[11] 唐旭东,黄东涛,朱之墀,等.边界层控制技术在离心叶轮中的应用[J].流体机械,1998(9):15-19.

[12] 黄东涛,边晓东,唐旭东,等.长短叶片开缝技术在离心风机设计中的应用[J].清华大学学报(自然科学版),1999,39(4):6-9.

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