基于自燃對流與三維平板大攻角繞流模型的紙螺旋動力扭矩研究

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摘 要 本文以蠟燭自燃空氣對流與平板大攻角繞流為理論基礎(chǔ)，對2022年青年物理學(xué)家錦標(biāo)賽（IYPT2022）設(shè)計(jì)題 “蠟燭動力渦旋機(jī)”（Candle Powered Turbine）針對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蠟燭流場進(jìn)行簡化，建立了蠟燭自燃空氣對流模型，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中所受扭矩的理論公式;通過實(shí)驗(yàn)探究了環(huán)帶寬度、軸向傾角對紙螺旋扭矩的影響規(guī)律，并獲得了最優(yōu)化參數(shù);對最優(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流場中運(yùn)動的扭矩理論的準(zhǔn)確性。（剩余1384字）