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2000年  第15卷  第3期

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研究论文
均匀与非均匀进气条件下多级轴流压气机性能计算—均匀进气及径向畸变的影响
胡骏
2000, 15(3): 225-228.
摘要 PDF(281KB) icon1907 icon446
摘要:
本文重点介绍采用基元叶栅法并用完全径向平衡方程描述压气机子午面内流动的计算多级轴流压气机非设计点性能以及径向畸变影响的模型。该模型考虑了变比热的影响, 并根据计算求得的基准总压损失和非基准总压损失之和确定压气机的滞止绝热效率。所用数据适用于扩散因子大于 0小于1, 而马赫数在0到1 .6之间的情况。压气机的加功量或增压比由其基元叶栅的落后角确定。该模型允许指定每一叶排的进口流量, 亦即允许在两叶排之间有流量旁路。本文还着重分析了RB-199高压压气机的特性, 预测结果与实验数据吻合很好。
均匀与非均匀进气条件下多级轴流压气机性能计算—周向畸变的影响
胡骏
2000, 15(3): 229-232.
摘要 PDF(487KB) icon1535 icon416
摘要:
本文重点介绍采用二维可压缩非定常的 Euler方程描述回转面上无叶区的流动, 并利用二维可压缩“激盘”取代压气机的转子和静子叶排, 分析进气周向畸变对轴流压气机性能影响的模型。该模型中各叶排的损失和转折角直接由与均匀进气子系统完全相同的方法计算确定, 从而克服了在解决此类问题时通常需要给定各叶排损失和转角特性的困难。本文还重点分析了进口周向总压畸变经过 RB-199高压压气机的衰减和对该压气机性能的影响, 并分析了气动负荷的影响。
动叶周向前弯对附面层的影响
刘富斌, 杜朝辉, 钟芳源
2000, 15(3): 233-236.
摘要 PDF(288KB) icon1742 icon412
摘要:
本文利用计及旋转和曲率、沿弦长压力梯度影响的三维附面层积分方法, 对前弯动叶片和直动叶片在变工况下的气动性能进行了模拟、比较和分析。得出了叶片周向前弯后, 叶顶部分的附面层减薄, 二次流损失减小的结论, 与实验结果吻合; 验证了前弯叶片相对直叶片提高效率、扩大稳定工作范围的实验结果。
轴流压气机超音叶片叶型几何设计方法的研究
肖敏, 刘波, 仲永兴
2000, 15(3): 237-240.
摘要 PDF(336KB) icon1723 icon482
摘要:
本文研究了3种超音压气机叶型中弧线几何设计方法, 讨论了控制叶型前缘进口区曲率的参数及其变化关系; 进行了叶栅设计和流场数值计算分析, 结果表明: 设计叶型表面马赫数分布理想, 激波结构合理, 但以指数中弧线法最佳。
考虑动叶顶部间隙影响的跨音涡轮级的数值模拟
袁宁, 张振家, 王松涛, 冯国泰
2000, 15(3): 241-245.
摘要 PDF(375KB) icon1364 icon421
摘要:
本文给出了一种基于区域分解算法的可考虑动叶顶部间隙和机匣刮削作用的涡轮级计算方法。并对NASA实验涡轮级进行了计算, 计算结果和实验结果吻合得很好。通过分析, 可以发现动叶顶部间隙流动将引起动叶顶部气流的欠偏转, 从而降低顶部的做功能力, 并且这一影响区域会达到一个相当大的范围。在动叶叶片顶部尾缘存在激波的情况下, 尾缘激波和顶部泄漏流动相互作用使激波结构变得十分复杂和无序, 这种无序的结构必然带来较大的损失。
前置导叶对叶栅出口涡系的影响
韩万今, 顾中华, 芦文才, 周逊, 王仲奇
2000, 15(3): 246-250.
摘要 PDF(334KB) icon1259 icon475
摘要:
详细测量了平行进口端壁附面层与设前导叶两种进口条件下某涡轮叶栅的出口流场。测量结果表明, 两种情况下在叶栅出口形成了类似的涡系结构, 但是条件不同涡系形成的机制不同。此外, 损失的大小与分布也发生了变化。
涡轮导向叶栅通道内紊流特性的实验研究
董志锐, 郭涛, 朱惠人, 刘松龄
2000, 15(3): 251-254,259.
摘要 PDF(551KB) icon1671 icon447
摘要:
本文对一种高压涡轮导向叶栅中的紊流特性进行了实验研究。在雷诺数为100000的工况下, 采用二维热线对叶栅通道内垂直于叶高的平面内的平均速度, 脉动速度, 及雷诺切应力相关系数进行测量。并结合以前通过五孔针测量取得的流场进行了分析, 得出了该叶栅中紊流参数的变化规律。实验结果表明: 叶栅端壁区的紊流流动, 基本保持各向同性; 通道涡和马蹄涡内存在高紊流度和雷诺切应力的紊流核心。本实验结果为分析研究叶栅端壁换热特性奠定了基础。
磁流体密封结构参数对密封能力的影响
赵国伟, 池长青, 王之珊, 王广振
2000, 15(3): 255-259.
摘要 PDF(315KB) icon1117 icon428
摘要:
在采用磁场分析法, 并利用不等间距网格的有限差分数值方法对磁流体密封装置中稳态磁场进行分析 [3] 的基础上, 研究了矩形齿磁流体密封装置结构参数对密封能力的影响, 并根据磁路分析方法定性解释了参数对密封能力的影响规律 (参数包括密封间隙、极齿结构参数、永磁体结构参数以及极齿齿数)。根据分析计算的结果, 对磁流体密封进行了优化设计和实验验证, 优化设计出的装置体积和重量降低了50%以上。
新的多重网格法求解离心压气机内部流场
衣同训, 姜勇, 张晓峰, 索沂生
2000, 15(3): 260-262.
摘要 PDF(237KB) icon1286 icon463
摘要:
受英国剑桥大学 Denton教授对叶轮机械数值计算的启发, 本文提出了一种新的多重网格法, 并将之与显式时间推进法、有限体积差分格式、粘性体积力法配合使用来求解离心压气机内部流场。数值计算表明, 作者多重网格法的计算结果与试验结果吻合很好, 同时该多重网格法的收敛速度比不用多重网格法加快了将近两倍, 也比 Denton多重网格法的收敛速度加快了将近 1倍。
空间发电系统热能储存容器的二维模型
邢玉明, 侯欣宾, 栗卫芳, 杨春信, 袁修干
2000, 15(3): 263-267,273.
摘要 PDF(404KB) icon1442 icon444
摘要:
高温熔盐相变储热是空间太阳能热动力发电系统的关键技术之一。基于微重力状态下的传热控制微分方程, 采用焓法对相变材料容器进行了二维数值分析。建立了一种新的空穴模型, 改进了以往的模拟计算, 对计算结果给予了讨论。
涡轮发动机高温隔热涂层内的传热研究
王平阳, 谈和平, 刘林华, 罗剑峰
2000, 15(3): 268-273.
摘要 PDF(544KB) icon1772 icon440
摘要:
高温环境中的金属部件, 通常采用表面涂层技术以降低金属材料的温度和热力梯度。氧化锆、陶瓷等涂层材料对热辐射是半透明的, 因此, 高温下涡轮发动机的热分析需要考虑涂层内辐射换热的影响。本文考虑了各种界面辐射特性: 不透明界面和半透明界面, 镜反射和漫反射。采用光线踪迹 /节点分析法计算了吸收、各向同性散射性介质内的辐射传递系数。结合控制容积法数值模拟了涡轮叶片和燃烧室衬垫涂层内的辐射与导热瞬态耦合换热。
叶栅内冷气射流场结构的数值模拟
王松涛, 冯国泰, 王仲奇
2000, 15(3): 274-277.
摘要 PDF(295KB) icon1419 icon444
摘要:
采用具有 TVD性质的三阶精度 Godunov格式对涡轮叶栅背弧表面进行了冷气喷射的数值模拟。射流由冷气孔喷出后在空间的发展过程中逐渐形成典型的卵形涡对, 在压力场的作用下射流被压弯并逐渐向背弧表面靠拢。射流在出口附近具有刚体的特性, 并在射流前方形成了鞍点及马蹄涡。同时本文还验证了大冷气喷射速率条件下, 卵形涡消失于主流而非边界层内的结论。
流量变化对中心进气旋转盘平均换热的影响
罗翔, 王建宁, 徐国强
2000, 15(3): 278-281.
摘要 PDF(272KB) icon1075 icon463
摘要:
实际中心进气的气冷涡轮盘被简化成中心进气外缘加热的旋转盘模型, 以实验的方法研究了涡轮旋转盘附近冷气在非定常情况下的流动与换热特性, 主要是冷气量对盘面温度和盘面的平均努赛尔特数的影响。转盘的有效半径为 400mm,最大转速为 3000r/ min,加热功率为1000W。实验结果表明: 盘缘区域温度随时间的变化率大于中心区域温度随时间的变化率; 流量的改变, 盘面平均努赛尔特数亦随之发生较快的改变; 某一工况下对转盘进行加热, 稳定后, 停止加热, 盘面平均努赛尔特数从一个很大的数值逐渐减小, 然后再逐渐增大。
转速非稳态变化对中心进气旋转盘平均换热的影响
罗翔, 王建宁, 徐国强
2000, 15(3): 282-285,290.
摘要 PDF(327KB) icon1623 icon447
摘要:
实际的中心进气涡轮盘被简化成中心进气外缘加热的旋转盘模型, 以实验的方法研究了涡轮旋转盘附近冷气在非定常情况下的流动与换热特性, 主要是转速变化对盘面温度和盘面的平均努赛尔特数的影响。转盘的有效半径为 2 0 0 mm,最大转速为 3 0 0 0 r/min,加热功率为 1 0 0 0 W。实验结果表明: 盘缘区域温度随时间的变化率大于中心区域温度随时间的变化率; 转速增加使盘面平均努赛尔特数增大; 在给定时间内转速增至最大后使系统稳定还是分段使系统稳定后再增加转速, 对盘面平均努赛尔特数的影响不是特别明显。
正交旋转径向出流带扰流柱的矩形通道出口节流及安装角对传热的影响
吉洪湖, 王宝官, 王代军, 邓化愚
2000, 15(3): 286-290.
摘要 PDF(325KB) icon1447 icon435
摘要:
本文用实验的方法模拟研究了涡轮叶片内部径向出流的矩形冷却通道出口节流及安装角对通道换热特性的影响。实验模型为带叉排扰流柱阵列的矩形直通道。为了研究通道出口节流面积比的影响, 共采用了3个模型, 其通道出口面积 A0 与通道本身的横截面面积 A之比分别为 0.067,0.38和 1.0。为了研究矩形通道的安装角 α对旋转通道的传热影响, 采用了 α分别为0和 20度的两个模型。实验考察了雷诺数 Re和转动数 Ro等参数对传热特性的影响。
一种新的蠕变持久可靠性方程
张少波, 傅惠民
2000, 15(3): 291-294.
摘要 PDF(478KB) icon1145 icon437
摘要:
高可靠度的蠕变持久方程是高温机械设备设计和寿命评估的重要依据, 但是, 根据现行方法得出的蠕变持久可靠性方程无法满足预定的置信度和可靠度的要求, 导致其预测的蠕变持久强度和使用寿命过大, 使高温机械在实际使用中偏于危险。本文发现并纠正了现行方法中的错误, 建立了一种新的蠕变持久可靠性方程, 根据该方程可以准确地预测高置信度和高可靠度的蠕变持久强度和使用寿命。
薄壁板结构声激励载荷作用下的响应谱估算方法
曹茂国, 李琳
2000, 15(3): 295-297,302.
摘要 PDF(267KB) icon1685 icon491
摘要:
本文提出一种估算薄壁板结构在声激励载荷作用下的响应谱的方法。这一方法借助板式结构的线性振动理论, 研究薄壁板结构在声激励载荷作用下动力响应问题, 引入结合受纳函数来考虑结构模态的波长和声波长在空间的耦合程度。本文给出的估算薄壁板结构声激励响应的方法, 不仅对规则的几何结构有效, 而且也应用于复杂薄壁板结构的分析。并将估算的结果与实验值做出了比较, 较为吻合。
数据通信模式及其在面向对象的航空发动机性能仿真系统中的应用
唐海龙, 张津
2000, 15(3): 298-302.
摘要 PDF(415KB) icon1385 icon450
摘要:
本文在分析了航空发动机的仿真原理及实现数据共享的几种方法后, 提出了端口字典的概念。分析比较了在不同通信模式下建立的航空发动机仿真系统的优缺点。结果表明建立在端口字典加双端口 /连结器通信模式基础上的仿真系统具有逻辑清晰、使用简单的优点, 简化了编程, 节约了时间, 提高了仿真模型的可靠性, 并且更具可扩展性。
一种用于可靠性自动化分析的故障系统描述模型
宋志平, 李应红
2000, 15(3): 303-306.
摘要 PDF(260KB) icon1451 icon446
摘要:
为了对系统的可靠性进行自动化分析, 本文在两个方面发展了进行故障系统描述的故障传递表模型: (1)对故障传递表的格式进行了较大改进; (2)提出了能流故障类, 以它为故障传递表描述的补充。采用这种改进的模型可方便地对系统进行多模态及复杂的故障关联描述。将模型应用于航空发动机液压机械控制系统的描述, 并自动建造故障树, 取得了较好的效果。
燃气轮机系统仿真集成概念及其分布对象实现
谢志武, 苏明, 翁史烈
2000, 15(3): 307-310.
摘要 PDF(205KB) icon1459 icon465
摘要:
本文提出燃气轮机系统仿真集成的概念, 分析了关键实现技术, 然后从跨平台性入手, 给出 1个分布异构计算机平台上的面向对象实现方案。算例表明, 这一方案成功实现了系统仿真集成的主要功能, 从而为发动机系统的多学科开发、研制和实验提供了有效的仿真软、硬件平台, 并使发动机的远程协同设计成为可能。
模糊Petri网在电站燃气轮机故障诊断中的应用
黄晓光, 高梅梅, 王永泓, 翁史烈
2000, 15(3): 311-313.
摘要 PDF(360KB) icon1414 icon469
摘要:
本文给出了用模糊 Petri网模型来表示燃气轮机故障诊断专家系统中模糊产生式知识库的方法。并在这个模型的基础上, 给出了有效的推理算法, 并举例验证其正确性和在燃气轮机专家系统中应用的可行性。
轴对称矢量喷管壁面静压分布的试验研究
金捷, 赵景芸, 张明恒, 赖传兴
2000, 15(3): 314-316.
摘要 PDF(219KB) icon1954 icon476
摘要:
在模拟实际发动机喷管落压比的情况下, 利用轴对称矢量喷管的缩比模型, 对其壁面静压分布进行了试验研究。研究结果表明, 当矢量偏转后, 轴对称矢量喷管的收敛段与扩张段内流场均呈现出复杂的三维流动的特征; 当喷管落压比小于完全膨胀落压比时, 喷管内部存在周向不对称的斜激波和分离区, 且激波位置随几何矢量角的增大而前移。本文的研究结果可用于检验喷管三维流场的计算精度。
气液同轴直流式喷嘴喷雾及燃烧试验研究
孙纪国, 田昌义, 程圣清, 王珏, 周进, 王振国
2000, 15(3): 317-320.
摘要 PDF(424KB) icon1752 icon478
摘要:
介绍了气液同轴直流式喷嘴的冷流喷雾特性实验研究和热点火燃烧试验工作。冷态实验以空气和水作为模拟工质在亚临界条件下模拟燃气和液氧, 研究了气液喷嘴的雾化特性、流量特性和气液两相的相互影响。用液氧和高温燃气对多个喷注单元组成的喷注器在超临界压力下进行了燃烧试验。通过冷态和热态试验, 确定了 4种喷嘴的性能优劣。
入口条件对固体燃料冲压发动机推力和比冲的影响分析
谭建国, 陈小前, 张为华, 杨涛
2000, 15(3): 321-324.
摘要 PDF(278KB) icon1599 icon457
摘要:
在固体燃料冲压发动机性能分析基础上, 推导了某发动机的推力和比冲与入口流量和温度之间的关系式。然后通过数值模拟得出: 入口流量对推力和比冲影响大, 而对入口温度的影响则较小, 并定性讨论了产生这些影响的原因。同时, 理论分析和数值模拟所得结果比较吻合。本文的研究对于了解固冲的特性和导弹总体设计都有一定意义。
结构热动力响应分析有限元方法
吴恒安, 梁海弋, 王秀喜
2000, 15(3): 325-327.
摘要 PDF(360KB) icon1684 icon483
摘要:
传统的热应力分析是把热载荷当作静态或者准静态载荷来处理, 在工程实际中如果温度的变化非常剧烈, 则该方法不能满足需要, 本文提出了一种结构在动态热载荷 (包括热冲击)作用下响应的有限元求解方法, 算例表明该方法是可行的、正确的。
航空发动机非理想解耦自适应控制
樊丁, 梁春燕
2000, 15(3): 328-330.
摘要 PDF(205KB) icon1566 icon485
摘要:
本文对航空发动机的双变量控制方法进行了研究, 提出了一种非理想解耦自适应控制方法, 各子系统之间部分残余的相互耦合和非线性影响就通过自适应律本身的鲁棒性来解决。仿真结果表明该控制系统实现了解耦控制, 对发动机模型参数在大范围内的变化均有良好的控制效果。
利用神经网络设计航空发动机全包线最优控制器
郭迎清, 章泓, 杨云波, 高光良
2000, 15(3): 331-333.
摘要 PDF(216KB) icon1471 icon400
摘要:
本文提出一种用神经网络拟合飞行条件、发动机工况与发动机最优控制器参数之间关系, 从而设计适合于全飞行包线范围内发动机最优稳态控制器的方案。该方案可以针对发动机分段线性化模型, 利用成熟的线性控制设计方法设计非线性控制器, 且控制器结构简单、实时性好。仿真结果表明, 所设计的发动机控制系统在整个飞行包线内的设计点及非设计点均具有良好的性能。
航空发动机自适应神经网络PID控制
蒋衍君, 黄金泉
2000, 15(3): 334-336.
摘要 PDF(420KB) icon1526 icon453
摘要:
本文提出了一种航空发动机多变量自适应神经网络 PID控制方法, 采用基于共轭梯度的神经网络学习算法在线整定控制器参数。该控制器的设计无需知道发动机精确模型, 具有响应速度快、抗干扰能力强和鲁棒性好等优点。控制器不仅算法简单, 实现容易, 而且适用范围广。

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