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2007年  第22卷  第3期

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研究论文
锥形液膜Kevin-Helmholtz波不稳定性的实验研究
李继保, 岳明, 杨茂林
2007, 22(3): 337-341.
摘要 PDF(1353KB) icon1362 icon478
摘要:
采用PIV激光粒子测速仪获得了不同喷嘴液压差下锥形液膜子午截面的波动破碎图像.测得不同液压差下离心喷嘴锥形液膜的各项特性参数, 如液膜半锥角、液膜破碎前长度等.研究了半锥角和液膜破碎前长度随液压差的变化规律.根据试验结果, 总结出了计算C参数的经验公式, 并利用此关系式求解色散方程, 得到不同液压差下的液膜破碎点扰动波波长.预测值和实验结果进行了对比, 对比发现:理论预测值的变化趋势同实验结果完全一致.
复合式收扩套筒空气雾化喷嘴燃烧室点火研究
林宇震, 林培华, 许全宏, 刘高恩
2007, 22(3): 342-346.
摘要 PDF(738KB) icon1486 icon518
摘要:
复合式收扩套筒空气雾化喷嘴中, 副油路是一个单油路离心喷嘴, 主油路采用双旋流空气雾化, 喷嘴是直射式.在点火研究中, 只是单油路离心喷嘴工作.实验用的燃烧室是一个单头部矩形燃烧室, 在燃烧室进口温度为常温, 进口压力为常压, 燃烧室压力降0.9%9.0%的试验条件下研究了复合式空气雾化喷嘴燃烧室的点火性能.在同样条件下, 研究了复合式空气雾化喷嘴的雾化性能并总结了经验关系.分析了影响点火的主要因素, 通过整理雾化数据, 以Lefebvre点火模型为基础, 总结了该类燃烧室点火经验关系.
高位垂直进气转静系旋转盘腔流场的实验
陶智, 高娟, 蔡毅, 丁水汀, 罗翔, 邹正平
2007, 22(3): 347-351.
摘要 PDF(327KB) icon1540 icon446
摘要:
利用粒子图像测速技术(简称PIV)对高位垂直进气的转静系旋转盘腔流场进行了实验研究.该盘腔由一个旋转盘、一个静止盘及静止的外围盘罩组成.实验结果表明:PIV粒子成像技术可以应用于旋转盘腔结构的流场测试, 在本实验的工况范围内, 大部分区域的流动已为湍流, 两盘间的流动结构明显具有Batch-elor流型的特点, 转盘和静盘两个表面附近形成各自独立的边界层, 两边界层之间有一个旋转核心, 核心区内旋流系数β比大间隙封闭系统湍流流动时旋流系数的值0.43要小.流量系数和旋转雷诺数的变化对旋流系数β的影响较小, 但转静间隙的变化对β的影响较为显著.
小空间内冲击/气膜复合冷却换热特性试验
毛军逵, 郭文, 常海萍, 徐磊, 张镜洋, 常国强
2007, 22(3): 352-359.
摘要 PDF(620KB) icon1557 icon403
摘要:
利用相似理论的原理, 试验研究了封闭小空间内冲击/气膜复合冷却内表面的换热特性.研究中通过改变冲击Re数（1000040000）、冲击距离H和冲击孔直径D之比H/D（0.172.0）, 在2种冲击孔和气膜孔间距P和冲击孔直径D之比P/D（0, 1）条件下, 细致分析冲击Re数、H/D对复合冷却内表面局部换热特性的影响.结果表明, 在本文的试验工况中, 冲击靶板上的局部Nu数随着冲击Re的增加而不断变大, 而Nu数随着H/D的变化规律并非单调.当P/D=0, H/D=2时换热效果达到最佳;P/D=1时, 在X/D=±3范围内, 小冲击Re数条件下H/D=0.17和H/D=2的换热效果比较接近, 大冲击Re数条件下H/D=1和H/D=2的换热效果比较接近.
直升机旋翼桨叶防/除冰系统防护范围研究
常士楠, 刘达经, 袁修干
2007, 22(3): 360-364.
摘要 PDF(631KB) icon1521 icon464
摘要:
直升机主旋翼桨叶在结冰气象条件下有结冰的危险, 为了满足直升机全天候仪表飞行的要求, 必须对桨叶采取结冰防护.本文针对某翼型直升机桨叶, 通过分析表面各项热流, 计算表面温度为零时极限结冰状态的临界速度, 确定了桨叶展向结冰防护范围为沿展向从翼根到翼尖0～95%;采用分析水滴在气流场中运动的拉格朗日法计算水滴撞击特性, 确定桨叶弦向结冰防护范围为上表面12%, 下表面33%.在此基础上对桨叶表面加热形式和结构进行设计, 可为直升机旋翼桨叶防/除冰系统设计奠定基础, 此研究具有重要的实用价值.
燃烧室壁冲击-逆向对流-气膜冷却特性的数值研究
李彬, 吉洪湖, 江义军, 李锋
2007, 22(3): 365-369.
摘要 PDF(837KB) icon1406 icon511
摘要:
采用FLUENT软件对冲击-逆向对流-气膜冷却结构进行了流固耦合计算, 得到了对流通道和气膜形成区流场、流体温度场以及固壁温度场分布, 分析了该冷却结构内部复杂的流动和换热情况.计算研究目的是摸索一种火焰筒壁温的计算方法, 以较好地获得火焰筒壁温分布.计算结果和试验结果进行了对比, 两者有较好的吻合性.分析表明采用流固耦合计算获取冲击-逆向对流-气膜冷却结构的壁温分布是可行的.
冲击-发散冷却火焰筒浮动瓦片三维壁温计算分析
李彬, 吉洪湖, 江义军
2007, 22(3): 370-374.
摘要 PDF(646KB) icon1512 icon446
摘要:
论述了采用冲击-发散冷却技术的火焰筒浮动瓦片的传热计算分析方法, 以及传热数学模型和边界条件处理.并采用ANSYS程序的热分析模块对浮动瓦片的三维壁温场进行了计算.计算结果与试验结果进行了对比分析, 两者有较好的吻合性, 计算值与试验值的相对误差不大于6%.
冲击加多斜孔双层壁对流与冲击换热优化研究
唐庆如
2007, 22(3): 375-379.
摘要 PDF(305KB) icon1455 icon399
摘要:
对冲击加多斜孔双层壁孔内对流和冲击换热这两部分冷却达到最大进行了优化.冲击加多斜孔双层壁结构中单位面积冲击孔数量和多斜孔数量比为1∶3, 多斜孔倾角为30°.本优化属于混合约束优化, 采用序列无约束极小化方法进行优化.通过计算分析, 得出了在冲击加多斜孔双层壁在压力降和单位面积冷却气量一定条件下的优化结果, 存在冲击换热和多斜孔内换热的最佳分配, 该结果对指导冲击加多斜孔双层壁设计有指导意义.
突片作用下气膜冷却效率的试验研究
杨卫华, 李永康, 张靖周, 马国锋
2007, 22(3): 380-383.
摘要 PDF(915KB) icon1609 icon477
摘要:
为了研究突片对气膜冷却的影响规律, 设计了3种不同堵塞比的等边三角形突片, 并对其对气膜冷却特性的影响规律进行了实验研究.研究结果表明, 与无突片的气膜冷却相比, 突片的存在提高了气膜冷却效果;冷却效率随吹风比的增加而增大, 且沿气流方向冷却效率存在一极大值;当吹风比M<1.5时, 冷却效率随吹风比的增加而增大;当M>1.5时, 冷却效率随吹风比的增加而减小.
圆转矩形大宽高比收敛喷管过渡型面及喷口形式对射流掺混特性的影响
张勃, 吉洪湖
2007, 22(3): 384-389.
摘要 PDF(1112KB) icon1589 icon405
摘要:
设计了一组宽高比为8的不同形式的矩形喷口, 对其尾喷流掺混特性进行了数值模拟.通过改变圆到矩形过渡段的型面, 在喷管出口下缘加装下挡板以及在侧面加装挡板, 得到了4种不同形式的矩形喷管模型, 分别在相同边界条件下研究了它们的射流掺混特性.结果表明, 加装下档板和侧档板能够有效增强射流掺混, 缩短射流高温区长度.
一种平面埋入式进气道的地面工作特性及流态特征
孙姝, 郭荣伟, 伍贻兆
2007, 22(3): 390-395.
摘要 PDF(1054KB) icon1489 icon452
摘要:
对一种平面埋入式进气道的地面工作特性进行了实验研究, 结合数值仿真技术, 分析了地面工作状态下该类进气道的流态特征, 并探讨了其出口总压图谱的形成成因.结果表明:(1)虽然进气道出口截面的二次流较弱, 但通道内却存在强的以对涡为特征的旋流, 该对涡因埋入式进气道进口侧棱的存在而产生, 与后唇口前缘的气流分离共同导致了进气道出口截面的大面积低总压区;(2)地面工作状态下, 埋入式进气道的总压恢复系数随出口马赫数的上升而下降, 周向畸变指数、紊流度和综合畸变指数则随着出口马赫数的增加而增加.在相同的出口马赫数下, 地面工作状态的总压恢复系数高于飞行状态, 各种畸变指数也明显偏高.但当发动机的进口工作马赫数为0.35左右时, 进气道出口截面的综合畸变指数W小于10.0%, 满足常规发动机的稳定工作要求;(3)计算和实验结果对比表明, 所得到的进气道出口总压恢复系数相对误差在1.2%以内, 但畸变指数整体偏大.
流线追踪Busemann进气道马赫数3.85实验研究
孙波, 张堃元, 金志光
2007, 22(3): 396-399.
摘要 PDF(665KB) icon1560 icon476
摘要:
为了研究流线追踪Busemann进气道在低马赫数来流条件下的起动性能、总体性能以及抗反压能力, 对设计马赫数5.3、收缩比CR=5的6°截短后的流线追踪进气道进行了马赫数3.85风洞实验.结果表明:该进气道在马赫数3.85来流条件下能够自起动;进气道流量系数为0.83, 出口总压恢复0.78, 马赫数2.01, 增压比11.92;进气道能够承受的最大反压为34倍的来流静压.
罗茨鼓风机内部气流脉动的非定常数值分析
刘正先, 徐莲环, 赵学录
2007, 22(3): 400-405.
摘要 PDF(1941KB) icon1537 icon421
摘要:
运用计算流体动力学方法对渐开线三叶罗茨鼓风机排气过程中的脉动进行了可压缩非定常流动的数值模拟, 在动静耦合区域采用了非一致网格界面, 用动网格方法实现了排气区域流场的容积变化, 通过将数值模拟结果与半经验理论公式计算结果的对比分析, 探讨了运转周期内气流脉动的分布特性和对排气流量的影响.
叶片弯曲对不同折转角扩压叶栅冲角特性影响
陈绍文, 陈浮, 冯冬民, 王仲奇
2007, 22(3): 406-411.
摘要 PDF(1276KB) icon1410 icon442
摘要:
实验在低速环形风洞上研究了冲角变化对不同弯曲角度、不同叶型折转角扩压叶栅气动性能的影响.结果表明, 随着叶型折转角的增大, 正弯叶栅变冲角性能的最佳弯角范围逐渐缩小, 大折转角正弯叶栅的气动性能受冲角变化的影响要大于小折转角叶栅正弯叶栅;在正冲角下, 60°叶型折转角正弯叶栅性能对弯角变化十分敏感, 此时不宜采用超过15°弯角的正弯叶栅.
不同出口型与驱动频率的活塞型自耦合射流研究
李念, 张堃元, 沙江, 李富
2007, 22(3): 412-418.
摘要 PDF(1476KB) icon1487 icon398
摘要:
采用PIV对驱动频率为10, 20, 30 Hz的活塞式自耦合射流作动器流场进行测量, 应用相位锁定技术, 测得了一个周期内72个相位的瞬时流场.对3种频率下的自耦合射流的变化规律的分析, 发现当前实验条件下, 在几何尺寸不变时, 随着频率的增加, 冲程长度L0与平均出口速度U0迅速上升;当频率不变时, 随着出口孔长宽比AR的增加, 冲程长度L0于平均出口速度U0呈下降趋势;而随着孔板厚度d的增加, 冲程长度L0却随之下降.通过5个周期360张瞬时流场图的平均得到了自耦合射流的时均流场, 数据分析表明, 自耦合射流方向性很好, 其沿流方向速度剖面具有自模化特征.相对于定常二维平面射流, 其稳定发展段中心线上沿流向方向速度衰减较快.
涡轮叶片榫齿部位疲劳/蠕变试验的新特点
孙瑞杰, 闫晓军
2007, 22(3): 419-424.
摘要 PDF(640KB) icon1626 icon507
摘要:
在某型航空发动机涡轮叶片的低周疲劳试验中发现, 叶片疲劳/蠕变试验寿命高于纯疲劳试验寿命, 为探究这一现象的原因, 对此展开相关的理论计算和分析.研究表明:试验条件较好地模拟了叶片的实际工作条件, 该涡轮叶片的损伤以疲劳损伤为主, 相对于真实涡轮叶片的纯疲劳试验, 在疲劳/蠕变试验条件下, 其考核部位(榫齿)出现了较大的应力松弛, 故而使得叶片疲劳/蠕变寿命高于纯疲劳寿命.研究结果对于保证发动机安全工作、提高飞行可靠性、以及发展高温构件的疲劳试验技术有重要意义.
保载条件下FGH95材料的疲劳特性及寿命建模
魏大盛, 杨晓光, 王延荣, 于慧臣, 石多奇
2007, 22(3): 425-430.
摘要 PDF(581KB) icon1589 icon501
摘要:
针对FGH95粉末冶金材料进行了650℃时不同保载形式(拉伸保载、压缩保载和拉压保载)的疲劳试验, 分析了其变形特征和疲劳寿命分布特征以及保载对疲劳寿命的影响.并据此, 为改进保载条件下疲劳寿命的建模, 提出了迟滞环位置-形状修正因子的概念, 进而得到了一种修正的非弹性应变能~寿命方程.经对该材料疲劳试验寿命的建模和计算分析表明:该方法相比其他几种工程上经常采用的寿命预测方程, 较好地解决粉末冶金材料高温保载疲劳时的寿命建模问题, 且该方程对试验寿命预测的精度更高, 形式简单, 具有明显的物理意义.
一种考虑宽温宽频宽动态位移的粘弹性本构模型
林松, 高庆, 李映辉, 杨显杰, 赵云峰
2007, 22(3): 431-438.
摘要 PDF(1306KB) icon1537 icon479
摘要:
对硅橡胶粘弹性阻尼材料进行不同温度的频率扫描和动态位移扫描实验.采用经典Burgers模型和RT模型对该材料频率响应曲线的预言能力进行评估;基于RT模型, 本文提出改进的M-RT模型同时考虑了温度、频率和动态位移对材料动态力学行为的影响, 通过与实验结果的比较分析, 表明该模型能很好地描述该材料在宽温、宽频和宽动态位移的动态本构行为.
航空发动机中介轴承的特性分析
胡绚, 罗贵火, 高德平
2007, 22(3): 439-443.
摘要 PDF(475KB) icon1450 icon476
摘要:
针对内外圈同向旋转和内外圈反向旋转的两种航空发动机圆柱滚子中介轴承, 应用拟静力学法对其进行了分析, 讨论了它们的保持架转速与滚子自转转速随径向载荷变化的规律, 并且比较了二者在各自的工作方式下的工作特性.由特性对比可知, 在内外圈反向旋转, 内圈转速大于外圈转速的工作方式下, 中介轴承具有较低的打滑率, 较高的疲劳寿命, 并且有利于密封和转子的振动稳定性;在内外圈同向旋转, 内圈转速小于外圈转速的工作方式下, 中介轴承受载区滚子自转转速较低, 有利于提高滚子的使用寿命.
宽弦空心风扇叶片动力响应特性研究
杨雯, 杜发荣, 郝勇, 丁水汀, 李秋实, 王营
2007, 22(3): 444-449.
摘要 PDF(1676KB) icon1452 icon454
摘要:
宽弦空心风扇叶片是未来风扇叶片的发展趋势.本文采用ANSYS软件利用数值模拟方法, 通过对叶片的模态特性和脉冲激励下的响应特性研究得到了叶片的基本变形以及动态响应变形情况.结论为该风扇叶片振动时以弯曲变形为主, 工作转速在6000r/min以内, 弯曲振动变形规律以及叶片空心加芯板的结构决定了叶片应力集中发生在内含芯板的叶盆中心处.另外, 在叶片高速旋转时的离心作用使得叶根处也成为应力集中区域.
多样本时间序列的P-T曲线可靠性评估方法
马小兵, 赵宇
2007, 22(3): 450-453.
摘要 PDF(319KB) icon1409 icon443
摘要:
提出一种用于评估固体火箭发动机内弹道压强—时间曲线(P-T曲线)的多样本时间序列方法.该方法可以综合利用单条样本曲线数据内的纵向信息和多条样本曲线数据间的横向信息, 提高固体火箭发动机内弹道性能曲线可靠性评估的精度.具体给出了等间距与非等间距情形下多样本P-T曲线模型参数的极大似然估计方法以及当给定压强满足可靠性要求的上、下限时可靠度的点估计与区间估计计算公式.文中最后给出了一个具体实例.
风扇/压气机气动设计系统建设初探
杜辉, 陈葆实, 胡国荣, 蒋大智
2007, 22(3): 454-459.
摘要 PDF(490KB) icon1420 icon497
摘要:
简述了中国一航沈阳发动机设计研究所风扇/压气机气动设计系统建设的基本思路.为了积累设计经验、规范设计方法、减轻设计人员劳动强度、提高设计效率和可靠性, 在多年风扇/压气机设计及型号研制的基础上, 初步完成了可视化、网络化的风扇/压气机现代气动设计系统的建设.该系统已经过初步测试, 现已应用于工程设计中.
45°周向压力畸变对轴流压气机影响的实验研究和机理分析
黄健, 吴虎, 杜文海
2007, 22(3): 460-464.
摘要 PDF(569KB) icon1424 icon453
摘要:
设计了一种45°周向压力畸变模拟发生器, 并在某高速轴流压气机实验台进行了实验研究.在中等转速下, 详细研究了45°周向压力畸变对该轴流压气机级的转子的性能影响, 以及整个轴流压气机级(转子进口、转子出口和静子出口)的压力周向分布.研究结果表明, 在中等转速下, 畸变区的范围在转子出口转移和扩大并不明显, 但是在静子出口扩大了近100%;在转子出口畸变强度明显增强, 而在静子出口强度衰减;与均匀进气的情况相比, 压气机转子压比提高了1.8%, 近失速点换算质量流量减小了2.5%.
弯曲及局部修型对大折转角扩压叶栅性能的影响
李绍斌, 苏杰先, 冯国泰, 王仲奇
2007, 22(3): 465-470.
摘要 PDF(878KB) icon1365 icon466
摘要:
通过数值模拟对具有51°叶型折转角的环形扩压叶栅进行了研究.将外流飞行器上控制附面层流动的基本思想和修型措施应用于弯叶片的局部修型, 结合近壁面附面层流动和总压损失对比分析了大折转角扩压叶栅采用直叶片、弯叶片和局部修型弯叶片的气动性能.结果表明:在大折转角、高亚声速气流进口条件下, 局部修型弯叶片能更有效的控制大逆压梯度下叶栅内附面层的发展, 提高叶栅气动性能.
微型涡喷发动机自适应控制实验研究
张天宏, 李秋华
2007, 22(3): 471-474.
摘要 PDF(1056KB) icon1393 icon403
摘要:
针对微型涡喷发动机的非线性特性以及难以建立其准确数学模型的特点, 设计了一种自适应控制方案并加以工程实现.通过在模型参考自适应控制算法中采用死区鲁棒控制消除发动机建模误差和外界干扰对控制系统稳定性的影响;同时引入前馈补偿, 既保证发动机转速实时跟踪参考模型输出, 又避免了纯自适应控制容易产生控制信号的饱和以及高自适应增益导致的系统振荡.台架试车验证表明:该方法实时性良好, 在最大转速达125 000 r/min的全工作范围内表现出较好的鲁棒性, 最大超调量小于500 r/min, 稳态误差小于200 r/min, 可以满足微型涡喷发动机状态调节的需要.
超燃冲压发动机燃烧室传感器最佳位置选择
鲍文, 郭林春, 崔涛, 林敏, 牛军
2007, 22(3): 475-479.
摘要 PDF(842KB) icon1544 icon478
摘要:
超燃冲压发动机的燃烧控制和性能评估需要有效的燃烧室测量信息, 而如何确定传感器的最佳位置和数量是非常重要的, 要求选择最小的传感器数目和最佳的测量位置来较准确的描述燃烧室工作特性.这是一个组合优化问题, 直接求解比较复杂.为此本文利用遗传算法对超燃冲压发动机燃烧室的测点位置和数量进行了选择, 利用遗传算法的全局最优搜索和大规模并行计算能力来获得最佳的传感器位置和数量.
厘米级微型涡轮喷气发动机关键控制技术研究
刘源, 黄向华, 张天宏
2007, 22(3): 480-484.
摘要 PDF(467KB) icon1614 icon454
摘要:
结合厘米级微型涡喷发动机自身特点, 从工程角度研究其关键控制技术.首先运用相似理论, 将参考发动机的起动控制时序变换适用于目标发动机的起动控制, 为了解决微型发动机起动困难问题还首次提出起动供油自校正技术.慢车以上状态采用系统辨识法建模, 通过仿真结合试验的方法设计了带可自动调整前馈的闭环PI调节器.试车试验表明, 研究的控制规律能控制发动机正常可靠运转, 满足各项性能指标要求.
航空发动机非完全恢复的LQG/LTR控制系统设计
王永庭, 郭迎清, 王海泉
2007, 22(3): 485-489.
摘要 PDF(575KB) icon1697 icon433
摘要:
为解决常规LQG/LTR控制器中存在的参数值过大问题, 提出了非完全恢复的LQG/LTR设计方法, 并从控制系统中零极点关系的角度, 阐述了该设计方法降低控制器参数数值的机理.将该方法应用于航空发动机控制系统设计中.仿真表明, 该方法不但有效地抑制了控制器的参数值过大, 且相对于常规LQG/LTR设计方法具有更理想的控制效果.
基于自调整神经元的航空发动机多变量自适应解耦控制
朱玉斌, 樊思齐, 张秀华, 李华聪
2007, 22(3): 490-494.
摘要 PDF(1384KB) icon1502 icon434
摘要:
根据航空发动机性能控制要求, 通过分析自调整神经元及最速下降学习方法, 研究了基于自调整神经元的航空发动机多变量自适应解耦控制系统.利用自调整神经元的结构简单、各神经元之间没有权值连接及在线学习的优点, 在线整定多变量PID控制器的参数.阐明了该方法的结构和原理.并进行了航空发动机多变量自适应解耦控制系统的设计.大量的仿真结果表明, 系统具有良好的解耦特性和自适应能力.
航空发动机转子参数遥测中的FIR编解码器设计
严后选, 张天宏, 孙健国
2007, 22(3): 495-499.
摘要 PDF(660KB) icon1455 icon387
摘要:
航空发动机转子参数遥测中, 多路并行红外无线数据传输需要多个高速红外编解码器.利用(CPLD)复杂可编程逻辑器件能够同时在单个器件上实现多个编解码器, 有利于减少遥测系统的器件数量, 便于在发动机转子上安装.本文采用CPLD器件设计高速红外编解码器, 以4PPM编码进行了4Mbps的红外数据传输试验, 通过对红外收发器性能和CPLD输入时钟精度的分析, 找出了4PPM编码时数据传输出现差错的原因, 并对编码方式进行了改进设计, 提出2/3PPM和4/5PPM编码方式, 实现了数据的正确传输, 还提高了编码效率和数据传输速率.
气-气喷注器流量特性实验研究
杜正刚, 金平, 杨立军, 蔡国飙, 张蒙正
2007, 22(3): 500-504.
摘要 PDF(593KB) icon1543 icon428
摘要:
对气-气喷注器的两种类型七种结构的喷嘴进行了带反压的流量特性试验, 选择其中一种结构的喷嘴展开在单路工作的流量特性试验, 重点考察进口压力和反压变化对喷嘴流量特性的影响和氧化剂喷嘴和燃料喷嘴的相互作用;通过试验测量和对实验数据的拟合, 得到喷嘴流量系数的经验公式.所得的结论对全流量补燃循环发动机气-气喷注器的优化设计有一定的指导意义.

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