一种基于叶脉分支结构的仿生半潜式海上漂浮式风力机平台动态响应研究

1

作者 黄浩达 刘青松 +2 位作者 岳敏楠 缪维跑 李春 《中国电机工程学报》 北大核心 2026年第3期1065-1073,I0015,共10页

针对半潜式海上漂浮式风力机在极端海况下的大幅摇荡响应,受亚马逊王莲水动力特性启发,提出一种具有叶脉分支结构的新型半潜式平台,以改善漂浮式系统稳定性。通过计算流体动力学方法,结合动态流-体相互作用模型,分析不同分支级数对仿生... 针对半潜式海上漂浮式风力机在极端海况下的大幅摇荡响应,受亚马逊王莲水动力特性启发,提出一种具有叶脉分支结构的新型半潜式平台,以改善漂浮式系统稳定性。通过计算流体动力学方法,结合动态流-体相互作用模型,分析不同分支级数对仿生平台动态响应影响。结果表明,随分支级数增加,仿生结构对平台水动性能改善效果逐渐增强;当叶脉分支级数为8时,仿生平台稳定性最佳,纵摇标准差较原始平台降低30.83%;分支结构内易产生密集的涡旋分布,能有效增强系统能量耗散,其中,8级分支结构的平均旋转较原始平台降低50.97%。研究提出的仿生叶脉结构在提升平台整体稳定性方面具有显著优势。 展开更多

关键词 海上漂浮式风力机 半潜式 计算流体动力学 仿生平台 叶脉分支结构 迭代函数系统 动态响应

原文传递

基于仿生学的风力机叶片结构设计及性能分析 被引量：3

2

作者 朱海波 缪维跑 +3 位作者 王海生 李春 范士杰 岳敏楠 《机械强度》 北大核心 2025年第4期112-121,共10页

鉴于风力机叶片内部结构与植物叶片存在一定的相似性,基于仿生学方法将植物叶片中轴形态应用于5 MW风力机叶片,提出一种新型仿生叶脉结构分布,并提出完整的复合材料叶片铺层方案。通过流固耦合方法对新型仿生叶脉叶片进行模态分析与静... 鉴于风力机叶片内部结构与植物叶片存在一定的相似性,基于仿生学方法将植物叶片中轴形态应用于5 MW风力机叶片,提出一种新型仿生叶脉结构分布,并提出完整的复合材料叶片铺层方案。通过流固耦合方法对新型仿生叶脉叶片进行模态分析与静力学分析。结果表明,仿生叶片前6阶固有频率相较于传统铺层叶片均有所提高且不易发生共振,其抗扭转特性也有所提高;在50 m/s的极端风载荷作用下,仿生叶片叶尖位移量明显小于传统叶片,应变分布与切应力分布较传统叶片分布更加均匀,但切应力最大值有所增加。 展开更多

关键词 风力机叶片 复合材料 叶脉 仿生学 铺层设计

在线阅读 下载PDF 职称材料

锂离子电池叶脉状液冷散热通道设计与优化 被引量：2

3

作者 许重阳 詹森 曾力 《汽车工程学报》 2025年第1期11-21,共11页

为提升锂离子电池组热安全性,提出了一种具有叶脉状仿生通道的液冷锂电池热管理结构。使用流体力学软件STAR-CCM+对模型的散热性能进行分析与优化,采用正交试验极差法,研究了冷却板通道数N、通道宽度W、入口流量Q等多参数耦合对电池最... 为提升锂离子电池组热安全性,提出了一种具有叶脉状仿生通道的液冷锂电池热管理结构。使用流体力学软件STAR-CCM+对模型的散热性能进行分析与优化,采用正交试验极差法,研究了冷却板通道数N、通道宽度W、入口流量Q等多参数耦合对电池最高温度T_(max)、平均温度T_(avg)、表面温差ΔT和冷却液压降Δp的影响。结果表明,N和Q是影响冷却性能的主要因素,W是次要因素,并且在N=12,W=8 mm,Q=25 g/s时冷板的综合性能最佳,优化后的叶脉状冷板比S型冷板的T_(max)低了1.32%,T_(avg)低了0.64%,Δp低了88.2%。 展开更多

关键词 锂离子电池 电池热管理系统 叶脉状仿生通道 正交试验

在线阅读 下载PDF 职称材料

起重机上翼缘仿生简支板的局部稳定性分析 被引量：4

4

作者 付为刚 程文明 +1 位作者 王弘 林炳焜 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2012年第8期396-400,共5页

研究面内荷载作用下起重机上翼缘仿生简支板的局部稳定性分析问题。针对起重机箱梁结构轻量化设计,上翼缘板厚度变薄导致的局部稳定性改进。借鉴与起重机上翼缘板存在相似结构、受力和功能特性的生物叶脉结构,模仿叶脉倾斜、交错等结构... 研究面内荷载作用下起重机上翼缘仿生简支板的局部稳定性分析问题。针对起重机箱梁结构轻量化设计,上翼缘板厚度变薄导致的局部稳定性改进。借鉴与起重机上翼缘板存在相似结构、受力和功能特性的生物叶脉结构,模仿叶脉倾斜、交错等结构特征提出了叶脉斜向肋箱梁结构设计。鉴于斜板屈曲稳定性数值求解的复杂性,给出仿生简支板结构模型分析,给出约束边界条件和加载的具体实现方法。利用有限元软件结合实例分析表明,仿生简支板结构局部稳定性大大提高。简支斜板底边和高度不变时,屈曲临界载荷随倾角增大而减小;斜板底边长和倾角不变时,屈曲临界载荷随高度增大而减小。简支加劲斜板倾角θ=45°较90°时屈曲临界载荷提高较大。 展开更多

关键词 叶脉 仿生学 简支板 局部稳定性

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于叶脉分枝结构的飞机盖板结构仿生设计 被引量：11

5

作者 刘良宝 陈五一 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1596-1600,共5页

针对薄壁件的轻量化设计要求,在对王莲叶脉分枝结构形态和构型规律分析基础上,以飞机盖板原型为对象,应用结构仿生设计方法,对盖板内部的筋板分布形式进行结构仿生设计,利用ANSYS APDL参数化设计语言建立仿生型结构的参数化模型并进行... 针对薄壁件的轻量化设计要求,在对王莲叶脉分枝结构形态和构型规律分析基础上,以飞机盖板原型为对象,应用结构仿生设计方法,对盖板内部的筋板分布形式进行结构仿生设计,利用ANSYS APDL参数化设计语言建立仿生型结构的参数化模型并进行筋板结构参数优化.有限元分析结果表明,相对于原型盖板,结构参数优化后的仿生型盖板质量减小,比强度结构效能有较大提高,静力学性能明显改善. 展开更多

关键词 叶脉 结构仿生 盖板 筋板分布 比强度效能

原文传递

小型翼结构仿生设计与试验分析 被引量：17

6

作者 岑海堂 陈五一 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期286-290,共5页

小型翼结构设计主要是确定翼梁、翼肋的形式、分布和尺寸,以满足机翼结构强度、刚度要求。生物骨架以其结构、材料的合理分布和组合满足生物体的多种功能需求,为飞行器结构仿生设计提供了不竭灵感。叶脉形状为椭圆形空心管,并且尺寸沿... 小型翼结构设计主要是确定翼梁、翼肋的形式、分布和尺寸,以满足机翼结构强度、刚度要求。生物骨架以其结构、材料的合理分布和组合满足生物体的多种功能需求,为飞行器结构仿生设计提供了不竭灵感。叶脉形状为椭圆形空心管,并且尺寸沿轴线逐渐减小,最主要结构特征是倾斜、交错、分叉,以适应不同部位应力分布特点。在分析小型翼结构设计特点的基础上,借鉴叶脉结构特征,利用相似原理,设计仿生型机翼结构。有限元分析表明,仿生机翼比原型机翼具有更高的结构效能。采用选择性激光烧结(Selectivelasersintering,SLS)技术制作原型与仿生型机翼样件,并对其进行静力弯曲试验,与原型机翼相比,仿生型机翼质量、变形、应力都相应减少,证实了小型翼结构仿生设计的有效性和有限元分析的可靠性。 展开更多

关键词 结构仿生 小型翼 叶脉 选择性激光烧结

在线阅读 下载PDF 职称材料

相似分析在结构仿生设计中的应用研究 被引量：3

7

作者 岑海堂 陈五一 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2007年第5期12-15,共4页

指出了仿生相似分析内容和步骤,并对生物骨架与小型梁肋机翼结构进行了模糊相似评价,表明叶脉承力性能与小型梁肌机翼具有高的相似度;针对机翼结构设计要求,借鉴叶脉结构特征,设计了仿生型机翼结构。有限元分析表明,仿生型机翼具有更高... 指出了仿生相似分析内容和步骤,并对生物骨架与小型梁肋机翼结构进行了模糊相似评价,表明叶脉承力性能与小型梁肌机翼具有高的相似度;针对机翼结构设计要求,借鉴叶脉结构特征,设计了仿生型机翼结构。有限元分析表明,仿生型机翼具有更高的结构效能。 展开更多

关键词 相似分析 结构仿生 叶脉 小型翼

在线阅读 下载PDF 职称材料

锂离子电池仿生叶脉流道冷板散热研究 被引量：13

8

作者 李志强 孙广强 +1 位作者 巴义春 邓虹 《低温与超导》 CAS 北大核心 2023年第8期69-75,共7页

为提高锂电池组液冷板性能,设计了一种仿生叶脉流道液冷板。采用数值模拟方法研究了流道分支角度和入口流量对此冷板冷却性能和压降特性的影响。结果表明:仿生叶脉流道冷板压损较蛇形流道冷板平均下降66.7%且在流道分支角度42.5°... 为提高锂电池组液冷板性能,设计了一种仿生叶脉流道液冷板。采用数值模拟方法研究了流道分支角度和入口流量对此冷板冷却性能和压降特性的影响。结果表明:仿生叶脉流道冷板压损较蛇形流道冷板平均下降66.7%且在流道分支角度42.5°时最小;仿生叶脉流道冷板冷却性能较蛇形流道冷板明显提高,且随入口流量、分支角度的增大而提高。 展开更多

关键词 电池 热管理 仿生叶脉流道 动力锂电池 液冷

原文传递

基于叶脉仿生的散热均热板性能研究 被引量：6

9

作者 汪维伟 黄昕之 +4 位作者 赵福云 陈硕 王磊 蔡阳 赵月帅 《航天器环境工程》 北大核心 2021年第2期138-147,共10页

为了解决航空电子芯片持续高强度工作下的集成散热问题,从而保证电子热表面均温无噪声,受植物叶片蒸腾作用的启发,设计了配备有树状分叉叶脉仿生分形结构吸液芯的均热板,并探究分形结构类型、分形级数、分形角度、入口流速和输入功率等... 为了解决航空电子芯片持续高强度工作下的集成散热问题,从而保证电子热表面均温无噪声,受植物叶片蒸腾作用的启发,设计了配备有树状分叉叶脉仿生分形结构吸液芯的均热板,并探究分形结构类型、分形级数、分形角度、入口流速和输入功率等参数对新型吸液芯内流体流动性能的影响;深入研究叶脉仿生均热板的传热特性,对比H型和Y型结构吸液芯在不同入口流速下的温度分布情况以及相对出口速度偏差值。数值模拟结果表明,在低热流密度下,Y型结构冷却效果明显好于H型结构;当热流密度较大时,分叉路口的紊流增强换热,使得H型结构冷却效率高于Y型结构。实验发现,Y型结构蒸发底板具有优越的传热性能,而H型结构和平面型蒸发底板在高功率工况下传热趋于稳定和良好。 展开更多

关键词 均热板 叶脉仿生 分形结构 流动性能 传热特性

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于结构仿生的飞行器支架轻量化设计 被引量：4

10

作者 王永恒 陈五一 《机械设计》 CSCD 北大核心 2012年第4期77-79,共3页

基于结构仿生的原理,在分析典型分支结构的构型特点的基础上,设计了仿生型支架结构。有限元分析的结果表明,与原型结构相比,仿生型结构的质量减轻7.35%,最大应力和最大变形都明显减小。

关键词 结构仿生 支架 轻量化 叶脉 蜻蜓膜翅

原文传递

质子交换膜电解池叶脉仿生流场强化排氧的数值研究与优化

11

作者 杨明丰 黄波 +1 位作者 周天俊 徐屾 《新能源进展》 2026年第1期17-25,共9页

质子交换膜电解池(PEMEC)在清洁制氢领域具有关键作用,但其效率常受限于传统流场设计缺陷。基于天然叶脉结构仿生学原理,提出新型仿生流场结构以强化氧气排出效率。通过耦合计算流体力学模拟与田口方法,系统研究了分流道宽度、倾斜角度... 质子交换膜电解池(PEMEC)在清洁制氢领域具有关键作用,但其效率常受限于传统流场设计缺陷。基于天然叶脉结构仿生学原理,提出新型仿生流场结构以强化氧气排出效率。通过耦合计算流体力学模拟与田口方法,系统研究了分流道宽度、倾斜角度及分支数量等关键参数对氧气输出量、压降和气体体积分数的影响规律。在构型对比分析中,最优参数组合为流道宽度1.0 mm、倾斜角20°且无分支结构,该配置实现了氧气排出效率提升、压降降低、气体体积分数最小化。研究结果为PEMEC流场优化设计提供了理论依据,对发展高效可持续制氢技术具有工程指导价值。 展开更多

关键词 质子交换膜电解池 仿生叶脉结构 数值模拟 田口方法 氧气排出效率

在线阅读 下载PDF 职称材料