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1997年  第12卷  第3期

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研究论文
超声疲劳裂纹扩展性能的计算与分析
倪金刚, 张学仁
1997, 12(3): 225-229,327.
摘要 PDF(955KB) icon1635 icon486
摘要:
简述了超声疲劳试验机的工作原理以及应用超声疲劳试验技术研究工程结构材料疲劳裂纹扩展性能的实验方法。通过三维有限元计算及动态模态分析,研究了包括整体裂纹扩展试件及聚能器在内的振动体的应力、应变场和位移场,导出了确定裂纹尖端应力强度因子的位移法和能量法,并对这两种计算分析方法的特点以及所得到的结果进行了分析对比。计算与分析结果表明,应用能量法研究超声疲劳载荷下的裂纹尖端应力强度因子及疲劳裂纹扩展性能,具有简明和计算精度高等突出优点。
变幅加载下疲劳可靠性分析
倪侃, 张圣坤, 高镇同
1997, 12(3): 230-234,327.
摘要 PDF(355KB) icon1320 icon366
摘要:
分别对疲劳载荷、寿命与强度的随机性进行了分类。基于二维概率Miner准则,建立了在变幅载荷谱或随机时间历程载荷谱给定的条件下,对结构构件进行疲劳可靠性分析的新方法,并由此推导出统计Miner准则中α的分布。最后,分别给出了实验数据验证结果和工程应用实例,显示出该方法具有简便性和实用性。
带冠和冷却小孔涡轮叶片振动特性分析
欧阳德, 孔瑞莲, 宋兆泓, 于盛中, 肖波
1997, 12(3): 235-238,328.
摘要 PDF(290KB) icon1549 icon491
摘要:
某发动机第一级涡轮叶片是带有矩形冠和9小孔冷却涡轮叶片,为分析该级叶片振动特性,建立了有限元模型,分析了小孔、均匀温度场和非均匀温度场下、叶冠边界条件等对振动特性的影响。同时,依据共振疲劳损伤寿命理论确定叶冠的最佳间隙值,来增加使用寿命。计算结果表明：在无真实的温度场时,考虑工作时的平均温度是有效的工程处理方法;小孔对叶片振动特性的影响是较微弱的。
一种简便的隔热涂层残余应力分析方法及结果讨论
杨晓光, 耿瑞, 熊昌炳
1997, 12(3): 239-242,328.
摘要 PDF(292KB) icon1784 icon412
摘要:
从涡轮叶片隔热涂层等离子喷涂的工艺过程中残余应力形成机理为出发点,通过对喷涂过程进行合理的分析和简化,并结合有限元方法,给出了一个可行的隔热涂层残余应力分析简便方法。最后通过算例,进行了分析讨论。
某型发动机转子热弯曲变形及其影响数值分析
陆山, 赵明, 任平珍, 戚先萍
1997, 12(3): 243-246,328-329.
摘要 PDF(343KB) icon1994 icon376
摘要:
采用有关文献提出的数值分析方法,对某型发动机转子的热弯曲变形及其影响进行了定量分析,得出了一些可供工程实际参考的有益结果。首次在发动机转子轴对称稳态温度场的基础上,借助热弯曲实验器实验结果,产生一个非轴对称温度场,用三维热弹性有限元法计算其热弯曲变形,采用传递矩阵法计算热弯曲振动响应。上述方法在热弯曲试验器分析中均得到了验证。实践表明这是一种分析航空发动机热弯曲及其影响的简便可行的数值分析方法。
修形斜齿轮的轮齿接触分析
方宗德
1997, 12(3): 247-250,329.
摘要 PDF(691KB) icon1633 icon434
摘要:
应用Litvin最近的齿轮啮合理论,推导了修形斜齿轮的齿面接触与边缘接触的全部计算过程,能够对修形斜齿轮的齿面展成和具有不同误差及修形的斜齿轮接触过程进行计算机仿真。还以刀具齿廓修形和CNC机床修形为例,讨论了齿面修形对改善齿轮传动性能的作用,以及相应的修形设计方法。
修形斜齿轮的承载接触分析
方宗德
1997, 12(3): 251-254,329.
摘要 PDF(681KB) icon1418 icon360
摘要:
提出了一种斜齿轮承载接触分析(LTCA)的方法。这一方法包括了齿间间隙、齿面间隙、误差、轮齿变形、支撑变形等多种因素的影响,可以编制成高仿真度的计算机软件。这一方法还可通过对单齿对的几何和力学计算,进行多对齿啮合的接触分析,并且采用有限元素柔度系数法计算轮齿变形,极大地节约计算工作量。
某发动机涡轮故障叶片共振相干分析与可靠性评估
欧阳德, 付小平, 宋兆泓
1997, 12(3): 255-257,329-330.
摘要 PDF(290KB) icon1575 icon445
摘要:
分析了某发动机二级涡轮叶片的振动特性、振型应力,共振特性;并结合内外场大量的频率统计数据进行了共振相干分析,分析了叶片故障原因,并提出采用限频、调频等排故措施。
扩压叶栅端壁区旋涡流动显示研究
马宏伟, 蒋浩康
1997, 12(3): 258-262,330.
摘要 PDF(330KB) icon1427 icon430
摘要:
通过氢气泡流动显示,获取不同攻角、不同径向间隙下扩压叶栅端壁区内各种旋涡的发生、发展、涡-涡、涡-附面层干涉的流动图画。
叶片正弯曲对间隙流动损失的影响
黄洪雁, 韩万金, 王仲奇
1997, 12(3): 263-267,330.
摘要 PDF(424KB) icon1458 icon393
摘要:
对具有2.3%相对顶部间隙的常规直叶栅和正弯叶栅的流道及间隙内的气动参数进行了详细测量,实验结果发现：顶部间隙的存在对叶栅的气动性能有较大影响,使叶栅上半翼展损失明显增高;叶片正弯曲减小了叶顶后部的横向压力梯度,削弱了泄漏流与端壁横流的相互作用,降低相对漏气量的同时也降低了叶栅的流动损失,明显改善了叶栅的出口流场。
压气机不同状态下转子出口三维紊流流场
马宏伟, 蒋浩康
1997, 12(3): 268-272,331.
摘要 PDF(370KB) icon1372 icon432
摘要:
用单斜热丝、圆柱单孔高频压力探针等手段,详细测量了单级压气机转子出口的三维紊流流场,揭示压气机在不同流量状态下转子出口的流动结构和紊流特性。
升力面方法在冲压空气涡轮性能计算中的应用
张剑锋, 刘思永
1997, 12(3): 273-275,331.
摘要 PDF(259KB) icon1582 icon550
摘要:
应用现代螺旋桨升力面元方法计算冲压空气涡轮的气动性能,叶片采用单层涡模型,尾涡采用与Goldstein假设一致的刚性尾涡,将螺旋马蹄尾涡视为开口涡环以便于编程。对一个模型冲压空气涡轮作数值计算,在小负荷和较大负荷工况下风能利用系数均与实验值符合的较好,涡元控制点的诱导速度和环量分布合理。
求解涡扇发动机数学模型的有限域搜索方法
李松林, 孙健国, 李健民, 唐世建
1997, 12(3): 276-278,331-332.
摘要 PDF(289KB) icon1767 icon469
摘要:
提出一种基于N-R迭代方法的有限域优化搜索法,用于求解涡扇发动机数学模型。该方法不仅具有N-R优化迭代求解特色,还具有将初猜解附近划定域进行泛搜能力,使迭代运算具有强收敛性和平稳性。该方法所定义的迭代因子可通过编程自动调整,进而可以确定最小迭代次数及此意义下的最优迭代因子。
扩压器内跨音速湍流的数值模拟
韩振学, 方韧, 钟子兵
1997, 12(3): 279-282,332.
摘要 PDF(306KB) icon1406 icon376
摘要:
采用Johnson-King非平衡代数雷诺应力湍流模型(J-K模型)和Baldwin-Lomax零方程湍流模型(B-L模型),数值模拟较强激波/边界层相互作用时扩压器内的分离流动。计算结果与实验值进行了比较,表明J-K模型比B-L代数湍流模型可较好地计算出分离流动的再附点位置,并且可更好地计算出激波强度和沿流程的压力分布,仅增加很少的计算量,并更易推广应用于三维湍流问题的数值模拟。
粘性三维流动计算的任意拉格朗日—欧拉法
郑群, 刘顺隆, 吴猛
1997, 12(3): 283-286,332.
摘要 PDF(710KB) icon1811 icon540
摘要:
推导了旋转叶轮内流三维粘性流动计算的ALE格式。以网格的虚拟运动计算对流作用;采用粘性子循环时步、拉格朗日子循环时步加速收敛;改进上风格式为部分施主单元格式来减小扩散同时实现良好的计算性能;由通量限制控制耗散截断误差;计算中引入短波长阻尼以消除不规则性;以亚网格(SGS)湍流模式模拟湍流运动。
透平跨音速叶栅的优化设计
李军, 丰镇平, 沈祖达, 常建忠
1997, 12(3): 287-290,332-333.
摘要 PDF(752KB) icon1540 icon384
摘要:
将遗传算法用于透平跨音速叶栅的优化设计,提出了相应的数学模型和优化方法。优化算例表明,本文所提出的模型及算法能有效的优化叶型方案,避免了一般优化算法的局部最优或维数灾难问题,从而在新的领域内将优化计算在叶轮机械设计中的应用进行了有益的探索。
加罩转—静盘系的换热—换质实验研究
陈健, 徐国强, 曹玉璋
1997, 12(3): 291-294,333.
摘要 PDF(784KB) icon1441 icon374
摘要:
应用传热-传质类比原理于加罩转-静盘系统,通过盘缘轴向进气实验模型的研究,用萘升华法得到加罩转-静盘系旋转盘表面的局部和平均换质规律,从而类比出旋转盘的局部和平均的换热规律。文章分析了系统的几何尺寸(主要是间隙比Gc、间距比Gs)、旋转雷诺数Reθ和流量系数Cw对换质的影响。并用实验方法给出准则关系式,且对这种研究方法给出了误差分析结果。
新型气动雾化喷嘴喷雾特性的实验研究
徐行, 郭志辉, 顾善建
1997, 12(3): 295-298,333-334.
摘要 PDF(324KB) icon1680 icon410
摘要:
对一种新型气动雾化喷嘴的喷雾特性进行了实验研究。该喷嘴的喷雾是由环缝射流和中心旋转射流剪切破碎中心燃油射流而形成。实验用二维激光测速测粒仪对喷嘴下游几个截面上气流和液滴的平均速度和脉动速度,以及液滴的粒度和浓度沿径向的分布进行了测量。研究了中心旋流强度对喷雾的影响。测量结果显示喷雾中心存在低速区和固体涡核,而喷雾边缘具有较高的速度。浓度呈空心分布。喷雾具有很大的湍流脉动。
小发直流燃烧室扩压器和火焰筒匹配的数值模拟
李概奇, 严传俊
1997, 12(3): 299-302,334.
摘要 PDF(360KB) icon1848 icon518
摘要:
采用数值模拟方法对某小发直流燃烧室扩压器和火焰筒匹配下的流场进行了计算和分析,用双方程k-ε模型描述紊流特性,用二步化学反应模型模拟化学反应,用空气流量分配作为火焰筒内外流场联合求解的桥梁,引入边界结点类型说明数组帮助复杂边界条件的处理。计算结果表明燃烧室环腔间形成两个强烈的回流区,内、外环腔流场极不对称,并且具有较强的三维性;前置扩压器倾斜角度是影响燃烧室流场和性能的最重要因素。
环境条件对铝粉颗粒燃烧产物凝聚的影响
张炜, 曹泰岳, 王宁飞, 张为华, 朱慧
1997, 12(3): 303-305,334.
摘要 PDF(576KB) icon1447 icon483
摘要:
采用金属颗粒蒸汽相扩散燃烧模型和燃烧产物多相成核理论,对铝粉燃烧所形成的Al2O3平均粒径进行了计算研究。根据计算结果,就环境因素对铝粉燃烧区域中的温度、燃烧产物的过饱和度及其凝聚成核速率的影响规律进行了分析讨论。结果表明：环境压强增加,铝粉燃烧温度和液滴表面温度提高,铝粉燃烧产物平均粒径降低;环境压强对参数分布特性的影响比环境温度的影响更为显着。
用N-S方程计算三维叶栅流
季路成, 周盛
1997, 12(3): 306-308,334-335.
摘要 PDF(305KB) icon1708 icon373
摘要:
发展了基于微元中心有限体积方法,采用雷诺平均N-S方程求解三维叶栅流动的程序,特别注意了格式中人工粘性的加法;程序采用Baldwin-Lomax模型。格式经过平板层流及湍流流动的校验,层流与Blasius解、湍流与实验经验公式及Wilcox的计算值符合很好,最后以Goldman涡轮导向器为例进行了叶栅流动计算校核,结果符合于实验以及Chima等人的计算。
搭接缝焊接头疲劳强度的断裂力学分析
丁磊, 范引鹤
1997, 12(3): 309-312,335.
摘要 PDF(287KB) icon1460 icon441
摘要:
从线弹性断裂力学的角度出发,用一个断裂力学参数Kθ来表征缝焊接头的疲劳强度,并用有限元法对影响Kθ的各种因素进行了分析,得出了计算Kθ的经验公式。通过疲劳试验,得到两种材料(GH150和1Cr18Ni9Ti)缝焊接头的△K-N曲线,运用△K-N曲线可以更准确地估算各种复杂形式的缝焊接头的疲劳寿命。
加快神经网络训练速度的方法在旋转机械故障诊断中的应用
刘占生, 武新华, 夏松波
1997, 12(3): 313-316,335.
摘要 PDF(718KB) icon1687 icon433
摘要:
根据一双跨转子实验台,模拟了转子与静子在轮盘处及轴颈处碰磨、轴系不对中及转子不平衡故障,通过一个信号自动处理装置记录下转子正常振动信号及发生各种故障时的信号,然后利用研制的人工神经网络系统对故障示例进行学习。通过在实际中诊断故障,证明这种是可行的。本文还针对人工神经网络(BP算法)存在的训练速度慢的问题,提出了一个加快网络训练速度的新方法(ARBP算法),较大提高了网络的训练速度。
运用低雷诺数非线性k-ε模型研究湍流分离流动
朱广圣, 张月林, 孙榕, 赵刚
1997, 12(3): 317-320,336.
摘要 PDF(302KB) icon1712 icon450
摘要:
给出了一个低雷诺数非线性k-ε湍流模型,其中采用了一个非线性雷诺应力表达式并引入了两个考虑湍流近壁效应的修正函数。应用该模型和标准k-ε模型计算了两种不同膨胀比的后台阶分离流。与实测结果比较表明,低雷诺数非线性模型结果较标准k-ε模型结果有明显改进,它对流场的各特征量包括分离-再附长度、时均速度及各雷诺应力分量均给出了较好的预测。
发动机微穿孔板结构消声短舱试件的声学性能研究
曾吾, 李运敏
1997, 12(3): 321-323,336.
摘要 PDF(603KB) icon1764 icon366
摘要:
介绍了不同转速、不同进口马赫数工况下跨音单级轴流压气机进气管道敷设单段、三段声衬以及硬壁管道的试验研究情况,发现了微穿孔板蜂窝夹层消声结构的一些特点,获得了比较丰富的试验数据,为短舱设计奠定了试验基础。
点火延迟时间测量系统的研制
毕群, 谈浩元
1997, 12(3): 324-326,336.
摘要 PDF(547KB) icon1425 icon371
摘要:
自行研制的催化点火器点火延迟时间测量系统使用微机技术、实时在线测量,测试精度高、系统稳定可靠,并完成了多批次国产催化点火器的鉴定工作。稍加改装,还可用于各类点火系统的点火延迟时间测量。

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