基于自燃對(duì)流與三維平板大攻角繞流模型的紙螺旋動(dòng)力扭矩研究

打開文本圖片集

摘 要 本文以蠟燭自燃空氣對(duì)流與平板大攻角繞流為理論基礎(chǔ)，對(duì)2022年青年物理學(xué)家錦標(biāo)賽（IYPT2022）設(shè)計(jì)題 “蠟燭動(dòng)力渦旋機(jī)”（Candle Powered Turbine）針對(duì)性地開展了理論分析、實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬分析。本文根據(jù)蠟燭燃燒的紋影法圖像對(duì)蠟燭流場(chǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，建立了蠟燭自燃空氣對(duì)流模型，并將平板大攻角繞流模型進(jìn)行推廣應(yīng)用，得到了紙螺旋在蠟燭流場(chǎng)中所受扭矩的理論公式;通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究了環(huán)帶寬度、軸向傾角對(duì)紙螺旋扭矩的影響規(guī)律，并獲得了最優(yōu)化參數(shù);對(duì)最優(yōu)化裝置進(jìn)行了CFD數(shù)值仿真分析和實(shí)驗(yàn)研究，仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果較好地吻合，驗(yàn)證了本文所提出的紙螺旋在蠟燭燃燒形成的空氣對(duì)流場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的扭矩理論的準(zhǔn)確性。（剩余1384字）