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2002年  第17卷  第2期

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研究论文
发动机的涡轮导向器面积、喷口直径等匹配参数调整的计算方法研究和应用
王华青, 陈矛章
2002, 17(2): 145-149.
摘要:
在双轴式涡轮喷气发动机中, 及级涡轮导向器面积和尾喷口面积匹配关系影响到发动机工作稳定性、可靠性和性能。本文用计算分析方法进行了研究,推导出便于编程计算的 6个方程,用低压涡轮功等于某一常数代替低压转子转速为常数的调节方案,并用发动机台架实测参数确定部件某些系数,计算仅在设计转速上进行。计算结果指导了某新研发动机三面积的调整,获得合适的三面积调整范围,解决了该发动机的调整参数匹配问题,按本方案调整的发动机经外场使用表明工作稳定、可靠
气动塞式喷管的流场数值模拟和设计参数探讨
郑孟伟, 张扬军, 诸葛伟林, 张宝宁, 刘宇, 朱森元
2002, 17(2): 150-154.
摘要:
针对气动塞式喷管流场中存在的激波、激波与附面层相互作用、大尺度分离流动等复杂的物理现象,本文采用扩展的压强校正法求解用紊流模型封闭的可压缩湍流平均 N-S方程组,利用交错网格系统抹平迭代过程中的数值振荡,并通过高分辨率的 TVD格式进一步改善压强校正法的激波捕获效果,对气动塞式喷管的流场进行了详细的数值模拟。并进一步探讨了喷管倾角、塞锥长度和二次流流量比对喷管流场结构和性能的影响。
超音尾喷流红外抑制方案的研究
杨旭, 夏焕明, 刘德彰
2002, 17(2): 155-159.
摘要:
超音速发动机尾喷流的红外抑制是超音速飞行器隐身性能的重要组成部分。本文提出两种超音速尾喷流的红外抑制方案二次旋流方案与组合波瓣方案,并对两种方案共 7组试验件在不同的结构和二次流速度情况下进行了大量重复试验。在旋流方案试验中,对二次流加旋诱发大尺度流向涡进行了系统的研究,得到旋流角度、二次流速度等对掺混效果的影响规律,试验结果表明:对于本结构方案,当二次流速度为 49m/s,旋流角在 3 0°左右,掺混效果最好,且随二次流流速的增加而加强。在组合波瓣方案的试验中,对组合波瓣用于超音尾喷流红外抑制进行了研究,试验结果表明可对超音尾喷流的红外起到有效的抑制作用。
涡轴发动机监视参数选择与诊断方法研究
李本威, 胡国才, 高国胜, 侯志强, 高永
2002, 17(2): 160-164.
摘要:
介绍了涡轴发动机性能参数与监测参数选取的依据和方法,建立了利用故障因子概念诊断发动机故障的数学模型,给出了亚定型故障诊断方程组的解法及其发动机健康状况判定依据和故障诊断有效性的评价指标。运用发动机的实际无故障数据和模拟故障数据进行了仿真。结果表明:建立的诊断模型可信; 选取不同的测量参数可诊断不同的发动机故障; 减少系统测量误差可以提高诊断的有效性。该系统对在役涡轴发动机的健康监视具有实用性,对其它发动机具有参考价值。
对发动机经济性能参数的分析
李世武
2002, 17(2): 165-169.
摘要:
发动机的性能参数确定了发动机的总体性能和状态。在发动机研制和运行的全寿期内,其经济性最高的性能参数称作经济性能参数。发动机的热效率是评价其经济性的指标。本文从提高经济性的角度出发对发动机性能参数进行了分析,发现热效率不适宜作为选择发动机性能参数的经济性决策指标,而应以发动机全寿期的运行成本为决策指标才更为合理,因为它兼顾了研制和运行两方面的因素。通过一个等压加热循环的燃气涡轮发动机,建立了经济优化模型并得出了经济性能参数,进而说明,寻求和采用经济性能参数可考虑作为发动机决策的一个方面
对进气道插板试验数据的一点探讨
王如根, 江勇, 张启发
2002, 17(2): 170-172.
摘要:
以实际进气道 /发动机插板逼喘试验数据为依据,对发动机进口畸变流场的试验数据进行了分析,并对进一步改进动态数据采集的设计提出了一点看法,供探讨。
双轴式涡喷发动机的转差线图确定方法的研究
王华青, 陈矛章
2002, 17(2): 173-177.
摘要:
转差是双轴式发动机交付验收参数之一,交付发动机的转差是依据该型的标准转差线图调整和确定的,标准转差线图确定得合适程度关系到发动机外场使用的性能、稳定性和可靠性。本文比较系统地论述了双轴式涡喷发动机的转差线图的制作和使用,分析了转差线图上、下限界对发动机的影响,提出了用工作点检查法和稳定工作裕度检查法解决转差线图上、下限界的确定问题。解决了某新机转差线图的确定依据。本方法可用于新机研制中标准的转差线图确定,建议二种检查方法结合使用
叶轮机械三维粘性动静叶干涉的数值模拟
任玉新, 王筑
2002, 17(2): 178-182.
摘要:
本文发展了 1套模拟叶轮机械三维粘性动静叶干涉的数值方法。在成熟的空间离散方法基础上,提出了 1种高效的双时间步隐式时间推进方法,并构造了一种保证守恒的动静叶交界面处的数值通量计算方法。本文对某三维亚音速涡轮的动静叶干涉进行了数值模拟,结果与实验符合较好。
吸力面翼刀控制压气机叶栅二次流的实验研究
钟兢军, 王会社, 刘慧娟, 李卫军, 王仲奇
2002, 17(2): 188-191.
摘要:
在低速风洞上通过详细测量叶栅的出口流场,研究了叶片吸力面上不同高度处加翼刀对压气机叶栅损失和二次流的影响。实验结果表明,合理地选择翼刀安装位置,可有效地控制压气机叶栅的二次流,降低叶栅的总损失。
涵道螺旋桨桨叶涡强度分布计算
屠秋野, 唐狄毅
2002, 17(2): 192-195.
摘要:
本文依据开式螺旋桨理论,涵道后缘的库塔条件以及微元涡丝的诱导方程,建立了涵道螺旋桨叶片涡强度分布的计算模型并进行了数值计算。结果显示,涵道螺旋桨桨叶涡强度在桨尖处达到最大
高负荷跨音压气机转子ATS-3气动设计
李泯江, 祁祎, 邓宝洋, 敬荣强, 桂幸民
2002, 17(2): 193-187.
摘要:
ATS-3的设计工作是在已有的设计较为成功的风扇压气机 ATS-2的基础上,进行细致的优化,主要是想提高失速裕度,也为高负荷、高压比跨声速压气机的设计提供更为直接、有用的设计数据。优化设计的重点是在根部应用可控扩散叶型的思想进行二维反问题优化、并对整体的安装角进行调整。其特性的数值模拟结果表明 ATS-3较 ATS-2有更大的失速域度,效率有所提高,但设计点的压比和流量略微有所降低
发动机飞行任务剖面的主成份聚类法
宋迎东, 高德平
2002, 17(2): 196-200.
摘要:
本文提出了利用主成份分析对航空发动机飞行任务剖面进行分类的方法,并对某战斗机发动机 1 8个飞行任务剖面进行了聚类分析。选取了飞行高度、飞行马赫数、发动机转速以及发动机重心法向过载等 4个参数作为分类的原始依据参数。对上述 4个参数进行主成份分析,得到 4个独立的主成份,其中第一、二主成份的累积贡献率可达 81.1 %。因此,可以根据主平面内各飞行任务剖面的第一、二主成分的分布情况直观地进行定性地分类。最后,本文利用重心法进行了定量的聚类,得到了分类的树状图。研究结果表明本文提出的方法是合理可行的
声激励柱壳响应分析中的结合受纳函数
曹茂国, 李琳
2002, 17(2): 201-204.
摘要:
结合受纳函数(Joint Acceptance Function)是分析声载荷作用下结构特性时遇到的一个特殊的函数。这个函数不仅取决于结构模态,还取决于声场特性。本文以柱壳结构为研究对象,从分析结合受纳函数的定义、性质入手,研究如何利用结构分析中广泛采用的有限元数值结果来计算结合受纳函数,获得一种解决工程问题的通用方法。通过和解析解获得的结果比较说明这种结合受纳函数的数值计算方法是可行的
双盘转子碰摩的弯曲和扭转振动实验研究
邓小文, 廖明夫, Robert Liebich, Robert Gasch
2002, 17(2): 205-211.
摘要:
设计了1个新型多自由度的双盘转子动静件碰摩实验器。应用该实验装置,重点研究了转子动、静碰摩后的转子弯曲和扭转振动。实验结果表明,转静件碰摩主要激起系统扭转自然频率振动;同时,弯曲振动复杂。不同情况下的转静件碰摩,转子具有不同的弯曲和扭转振动响应。根据转子扭转振动的变化可诊断转静件碰摩故障,与理论研究的结果相吻合。
发动机机动飞行类综合载荷谱研究
宋迎东, 高德平
2002, 17(2): 212-216.
摘要:
按照疲劳、蠕变以及热冲击损伤等效的原则,保证实测飞行载荷谱和综合载荷谱主要循环数、各功率状态持续时间以及主要功率状态的变化顺序相同,推导了某发动机机动飞行类综合载荷谱,为编制该发动机的加速任务试车谱提供了依据。首先根据空测结果对机动飞行任务剖面进行分类和飞行任务段的识别,然后统计发动机功率或转速的雨流计数循环以及各载荷状态持续的时间,并分析次循环对发动机造成的损伤情况,以决定取舍。将各机动飞行任务的同类任务段和同类载荷循环乘以任务混频后进行加权平均即得到机动飞行类综合载荷谱。最后根据发动机的高度—速度特性计算出发动机的工作参数谱。
直升机旋翼/机身耦合系统模型导纳的测试研究
顾仲权, 袁胜涛
2002, 17(2): 217-221.
摘要:
直升机旋翼和机身子系统以及其耦合系统的导纳是用动柔度匹配法确定直升机旋翼 /机身耦合系统固有频率必要的数据,我们已推导了它们的分析表达式,为验证分析表达式的可用性,须进行试验测试与研究。由于旋翼的转动,给实测带来困难,作为起步,从模型试验开始。本文介绍旋翼 /机身耦合系统模型及其子系统的导纳的测试方案、试验程序,综述以作者自行设计的旋翼 /机身耦合系统模型进行试验所得到的结果及其与理论计算结果的比较。结果表明,测试方案与试验方法是可行的,理论分析计算公式是正确的
转动壳体行波振动的有限元分析方法
曹航, 朱梓根
2002, 17(2): 222-225.
摘要:
转动壳体由于离心力与哥氏力的影响,其振动频率随转速变化,并且同一振型对应两个不同频率的前、后行波。本文给出了用有限元法计算转动壳体的有限元公式,用 MSC/ NASTRAN的 DMAP语言编制了形成哥氏力矩阵与离心刚度矩阵的程序,并将计算结果与实验进行了对比
空间站太阳能吸热器蓄热性能地面模拟试验
邢玉明, 袁修干, 崔海亭, 侯欣宾, 王长和
2002, 17(2): 226-230.
摘要:
利用相变材料 (PCM)的熔化潜热来蓄热可以保证空间站太阳能热动力系统在轨道的阴影期内仍能连续发电。针对这一核心技术,建立了空间太阳能吸热 -储热器单元换热器地面模拟实验台。在模拟轨道条件下,对不同入射热流、不同工质进口温度及不同工质流量进行了多种组合测试。结果表明,单管工质气体的出口温升在轨道的日照期和阴影期都达到了预期的要求,相变材料容器的最高温度和平均温度都处于材料的安全范围内。
高温相变单元管蓄热过程数值模拟
邢玉明, 许昕, 袁修干, 崔海亭, 张云浩
2002, 17(2): 231-235.
摘要:
对以高温共晶盐 Li F-CaF2 为相变材料 (PCM)和以干空气为工质的相变蓄热系统,采用焓方法建立了以控制体单元为对象的单管相变蓄热模型。在模拟空间站太阳能吸热 /储热器轨道运行参数下进行了数值计算。计算结果与地面模拟试验数据进行了比较,吻合良好。
冲击粗糙肋壁面流动特性实验研究
张净玉, 常海萍, 周长春
2002, 17(2): 236-239.
摘要:
对有初始横流的冲击粗糙肋壁面的流场进行了流动特性实验研究,通过对大量实验数据的整理、分析以了解多种流动和几何参数对其流动特性的影响规律,为优化设计涡轮叶片内部冷却结构提供相应依据
加热丝上核态沸腾时汽泡间的热相互作用
王昊, 彭晓峰
2002, 17(2): 240-245.
摘要:
本文分析讨论加热丝上汽泡生长过程中加热丝的温度变化特征,揭示一个活化核心的起泡对周围其他活化核心起泡过程以及其自身的影响,进而讨论两个核心之间起泡的相关性。分析还发现由于汽泡生长造成的局部温度下降是加热丝表面沸腾需要较高过热度的一个重要原因。通过对温度场的计算,模拟了两个临近核心之间的热相互作用,得出一些有益的结论。
不同直径及形状的短扰流柱群的流阻及换热
朱惠人, 许都纯
2002, 17(2): 246-249.
摘要:
采用放大的模型对装有五排短扰流柱的涡轮叶片尾缘的冷却通道的流阻特性及通道端壁表面上的局部换热系数进行了测量,重点研究了扰流柱直径及形状的影响。结果表明:(1)扰流柱直径越大,压力损失系数越大。在相同条件下,圆柱形扰流柱排的压力损失系数要大于圆锥形扰流柱排的压力损失系数; (2)圆柱形扰流柱排内的换热强化系数的增长速度比圆锥形扰流柱排要快,而且达到的最大值也较大。扰流柱直径越大,在相同的局部位置处换热强化系数越大; (3)当扰流柱直径增加时,其阻力的上升要比换热的上升快的多。与圆柱形扰流柱相比,锥形扰流柱更有利于增强换热或减小流阻
不确定性系统鲁棒H/H2混合控制在航空发动机中的应用
王曦, 陈华荣
2002, 17(2): 250-254.
摘要:
将结构参数不确定性问题引入到参数化的一般 H∞ 控制器中,并考虑 H2 性能指标,提出了 1种被控系统中存在结构参数不确定性的混合 H∞ /H2 控制器的设计方法,给出了相应问题求解的充分必要条件,问题的解归结为求解 3个 Riccati方程。设计的控制器在某型双转子涡喷发动机气动热力学非线性模型上进行了仿真验证
空间推进系统的故障推理研究
张纯良, 张振鹏, 袁军娅, 祝刚
2002, 17(2): 255-258.
摘要:
空间推进系统必须可靠地完成轨道保持、轨道修正、姿态控制的重要任务,要求当其某一功能模块出现故障时、能及时发现并有效隔离。文中介绍了利用有向图方法分析此推进系统故障传播机理的方法,并建立相应的故障推理模型。离线检测和理论分析表明,此方法逻辑性强,简单高效,具有空间实时应用的可能性
小流量高速离心泵的一种优化方法
袁军娅, 张振鹏, 张纯良
2002, 17(2): 259-262.
摘要:
建立了小流量高速离心泵机组的性能预测模型,分析了轮盘直径和辅助系统出口压力对小流量高速离心泵系统效率的影响,并以其为设计变量,建立了以泵机组的效率作为目标值的优化设计方法,在此基础上对一小流量高速离心泵进行了优化设计,效果显著。本文所采用的设计方法对小流量高速离心泵的应用与发展有重要工程意义。
电弧加热发动机温度和速度的测量
陈黎明, 赵文华, 党道远
2002, 17(2): 263-267.
摘要:
本文着重介绍光谱辐射法、激光诱导荧光法、静电探针法等接触式和非接触式测量技术在电弧加热发动机 (Arcjet)参数测量中的应用。讨论了电子温度、重粒子温度、羽流速度等参数的测量,并对一些结果进行了分析与论证,指出非热力学平衡态下不同的测量技术测量的是不同的温度指标。从测量技术的发展来看,激光测量技术将成为参数测量的主导技术。
弧齿锥齿轮的齿距误差对传动性能的影响研究
邓效忠, 方宗德, 任东锋, 魏冰阳
2002, 17(2): 268-272.
摘要:
采用齿轮啮合仿真和承载啮合仿真技术,对重合度达到 2 .0的航空弧齿锥齿轮的齿距误差的影响进行了研究。首先定义了航空弧齿锥齿轮相对齿距误差,选取了量级,研究了这一误差对齿轮实际重合度、传动误差、齿面载荷分布和齿间载荷分配的影响。进一步又分析了在一定齿距误差下载荷变化的影响以及固定载荷下误差变化的影响,为高重合度航空弧齿锥齿轮的应用提供了依据