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2008年  第23卷  第3期

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首届试验仿真与数据挖掘测试与分析会议（624）
爆震频率对脉冲爆震发动机引射性能影响的实验
黄希桥, 严传俊, 王治武, 范玮, 蒋波
2008, 23(3): 401-405.
摘要 PDF(467KB) icon1439 icon492
摘要:
采用汽油为燃料,空气为氧化剂,对多循环脉冲爆震发动机(PDE)加圆直形引射器的增推性能进行了实验研究.实验采用力传感器法对爆震发动机加引射器前后不同爆震频率以及不同引射器长度下的平均推力进行了测量.结果表明:脉冲爆震发动机非稳态引射器可以提高系统的平均推力,当爆震频率为2Hz时平均推力增益最大,可达64.4%.在一定频率下,对直径一定的圆直管引射器存在着一个最佳长径比4.8,此时对应推力增益性能最好.
直通道和弯曲通道中超声速气膜冷却研究
彭威, 姜培学
2008, 23(3): 406-409.
摘要 PDF(779KB) icon1310 icon484
摘要:
对直通道和弯曲通道两种不同几何形状中的二维平行缝槽形式的超声速气膜冷却进行了数值模拟,分析了在有、无斜激波入射冷却层时的冷却效果.计算结果表明,斜激波的入射使壁面的冷却效率较无斜激波入射时要低.在该计算模型中,无斜激波入射时,弯曲通道壁面的冷却效果好于直通道壁面,而有斜激波入射时,弯曲通道壁面的冷却效果不如直通道壁面.
竖直平板自然对流强化换热的实验
闻洁, 于兆吉, 吴宏
2008, 23(3): 410-414.
摘要 PDF(540KB) icon1537 icon474
摘要:
研究各种强化换热结构对竖直平板自然对流换热的强化作用.通过比较圆柱扰流、圆锥扰流、三棱柱扰流、三棱锥扰流、四棱柱扰流、四棱锥扰流和直角三角翼纵向涡发生器LVG(Longitudinal vortex gener-ator)等对自然对流换热的强化效果,发现:单种换热结构中直角三角翼纵向涡发生器的强化换热效果最好,组合结构中直角三角翼叉排与圆柱扰流的混合排列换热效果最好,其能将竖直平板自然对流换热效果提高24.%.
直通篦齿封严结构压损规律和临界特性的研究
纪国剑, 吉洪湖
2008, 23(3): 415-420.
摘要 PDF(2013KB) icon1465 icon454
摘要:
采用数值分析和实验相结合的方法,研究了直通篦齿封严结构齿间压力分布规律和临界特性.结果表明:采用重整化群k-ω湍流模型,计算与实验吻合较好;篦齿前后腔压比达到临界压比时,最后一级篦齿齿尖处流动达到堵塞状态,进一步增加压比,临界截面向来流方向移动,且实际流通面积增加,进而泄漏量增加;沿流动方向各齿造成的压力损失相同,齿间压力线性下降,齿间压力与进口总压比值曲线斜率的大小与进口总压有关.
台阶篦齿与衬套轴向位置和转速对封严特性影响的实验
纪国剑, 吉洪湖
2008, 23(3): 421-424.
摘要 PDF(538KB) icon1381 icon458
摘要:
设计了上台阶和下台阶篦齿两组实验模型,研究了旋转和静止两种状态下篦齿进出口压比、篦齿与衬套轴向相对位置以及转速对封严特性的影响.结果表明:齿型结构尺寸相同时,上台阶篦齿和下台阶篦齿的封严特性相似,增加篦齿前后腔压比,台阶篦齿的泄漏系数增加;进口总压和总温一定时,齿间压力沿流动方向线性下降;台阶篦齿与台阶衬套的轴向相对位置的改变对台阶篦齿的泄漏量影响不大;低转速时旋转速度对台阶篦齿泄漏影响也不大.
火焰筒多斜孔冷却方式壁温梯度和冷却效率试验
徐剑, 许全宏, 林宇震, 刘高恩, 樊鹏辉
2008, 23(3): 425-429.
摘要 PDF(1169KB) icon1533 icon454
摘要:
针对高温升燃烧室以延长其火焰筒使用寿命为目的,实验研究了多斜孔冷却方式孔排列方式、壁厚与孔径比h/d以及无量纲参数PS/d2对主燃烧室采用多斜孔冷却方式的火焰筒壁温梯度和冷却效率的影响.实验中冷却气为常温常压,主流速度ug≈20 m/s,多斜孔内气流与主流速度比约为0.66,主流与冷却气温度比约为1.2.实验结果表明:长菱形多斜孔实验板比正菱形实验板壁温梯度小、冷却效率高;减小h/d或者增大PS/d2都可以降低壁温梯度,但同时冷却效率也会降低.
双旋流器燃烧室NOx生成研究
党新宪, 赵坚行, 吉洪湖
2008, 23(3): 430-435.
摘要 PDF(1432KB) icon1659 icon414
摘要:
通过试验和数值模拟方法研究不同进口油气比与温度以及主燃孔布局变化对双旋流模型燃烧室两相燃烧整体流场、出口温度丁以及污染物NOx排放的影响.采用二维粒子图像测速仪(PIV)测量燃烧室内热态流场,用多点温度耙和取样管测量燃烧室出口温度T与NOx在非结构网格体系下,采用Fluent商业软件对燃烧室三维两相燃烧流场和NOx分布进行计算.计算结果与试验数据符合较好,表明不同油气比、进气温度和主燃孔布局变化对模型燃烧室两相燃烧整体流场、出口温度T与NOx排放都有一定的影响,并随着油气比与进气温度增加,燃烧室出口温度T与NOx排放也相应地提高.
离散光谱分辨率对喷流红外特性FVM计算的影响
刘友宏
2008, 23(3): 436-442.
摘要 PDF(627KB) icon1642 icon485
摘要:
建立了辐射传递方程(RTE)的有限元体积法(FVM)计算模型,研究了离散光谱分辨率对FVM计算精度的影响,提出了离散光谱分辨率无关解的概念,并编制了相应的FORTRAN源程序,结合大气飞行发动机标准算例进行了一系列计算和比较.结果表明;在给定的红外光谱域中,随着离散光谱的分辨率的提高,计算出的方向光谱辐射强度渐渐趋向于同一个值.在航空发动机喷流2～5μm红外光谱区间中,当划分150个以上等间隔光谱微元后,FVM可以保证达到离散光谱分辨率无关解.
模拟刷式封严泄漏流动的多孔介质模型
曹广州, 吉洪湖, 袁艳平
2008, 23(3): 443-447.
摘要 PDF(1382KB) icon1612 icon463
摘要:
将刷束处理为多孔介质,在动量方程中引入由于多孔介质对流体流动的阻碍作用而引起的动量源项,之后详细分析了刷束孔隙率的确定方法并根据实验结果确定了该孔隙率,从而建立了模拟刷式封严泄漏流动的多孔介质模型.对该模型的计算结果做进一步的修正后,可以与实验结果很好地吻合,证明了利用该模型预测刷式封严的泄漏量是可行的.
静态封严篦齿内部流动与换热的数值计算
刘振侠, 赵海刚, 张丽芬, 吴丁毅, 王小峰
2008, 23(3): 448-453.
摘要 PDF(13738KB) icon1857 icon408
摘要:
建立二维篦齿模型,运用数值方法,从分析齿腔内流场和篦齿顶板换热的角度研究了篦齿的封严特性.通过多种工况的计算,探讨了雷诺数、齿顶宽和齿隙之比对篦齿腔内流动、压降损失以及齿腔顶板换热系数之间的关系.计算数据和实验数据进行比较,发现变化规律一致,误差较小.研究结果表明:雷诺数、齿顶宽和齿隙之比影响着齿腔内部流动和换热的状态,是最终成为决定篦齿封严效果的重要因素.
回流燃烧室燃烧过程的三维数值模拟
胡好生, 蔡文祥, 赵坚行, 吉洪湖
2008, 23(3): 454-459.
摘要 PDF(1996KB) icon1421 icon497
摘要:
在三维任意曲线坐标系下数值模拟回流燃烧室火焰筒内两相燃烧过程,采用RNG k-ε模型模拟紊流粘性,EBU-Arrhenius模型模拟燃烧反应速率、离散坐标模型以及六通量模型考虑辐射传热,液相采用颗粒轨道模型,气相采用SIMPLE算法求解,并用PSIC算法考虑气液两相之间的相互作用的影响,计算得到燃烧室内速度、温度等各气流参数分布.通过将计算与实验结果对比表明,计算方法可靠,离散坐标模型优于六通量辐射模型,更适用于模拟火焰筒内两相燃烧流场.
气膜孔出口覆盖多孔介质层对冷却效果的影响
刘元清, 姜培学, 王扬平
2008, 23(3): 460-464.
摘要 PDF(670KB) icon1379 icon464
摘要:
综合气膜冷却和发汗冷却的特点,提出一种在气膜孔出口局部覆盖多孔介质层的冷却结构,利用数值模拟的手段对比研究该结构与常规斜圆孔气膜结构的冷却效果,计算考虑了0.61,0.91和1.22三种吹风比,结果表明:由于多孔介质对冷却射流的扩散作用,该结构的壁面冷却效率高于气膜冷却,同时壁面温度梯度得到了有效的抑制,是一种适合于未来燃气轮机叶片的冷却结构.
现代军用涡轮喷气发动机主燃油系统燃油积沉实验
李敏, 肖维慧, 王洪铭
2008, 23(3): 465-469.
摘要 PDF(599KB) icon1246 icon492
摘要:
通过实验,采用称重法研究了国产航空燃油RP-3在高热负荷下的燃油积沉率与温度的关系.结果表明,在一般情况下,其积沉率低于美国JP-4,JP-,Jet-A,高于Jet-8.实验发现燃油滤网和离心喷嘴切向槽道上均有不同程度的积沉物.
两种超声速燃烧室内氢气燃烧的三维数值研究
周建兴, 朴英, 岂兴明, 祝剑虹, 陈美宁
2008, 23(3): 470-475.
摘要 PDF(1055KB) icon1534 icon543
摘要:
通过隐式耦合求解可压缩N-S方程及组分方程,对台阶喷射燃烧室和支杆喷射燃烧室内的流场进行了三维数值研究.研究结果表明,支杆喷射燃烧室喷人氢气,在整个流道内产生的流向涡和横向涡更加强烈,更加能够促进氢气和空气在流向的对流掺混和扩散掺混效果,从而使得燃烧室内的掺混距离缩短;同时,这两个超声速燃烧室内的凹槽结构能起到增强掺混和稳定火焰的作用,使燃烧室后部燃烧区域增大.
气动热力学与总体设计
径流与斜流涡轮设计的通流反问题方法
赵彬, 单鹏
2008, 23(3): 478-482.
摘要 PDF(1843KB) icon1504 icon518
摘要:
自主发展了径流及斜流涡轮的准三维流线曲率法通流设计程序,应用该程序给出了一项500 N推力级微型涡喷发动机斜流涡轮的气动设计和叶片造型.通过计算流体力学检验和整体叶轮强度检验,该微型斜流涡轮超过了预定的设计指标.为实现径流涡轮和斜流涡轮设计反问题的统一,流线曲率法的S2,m流面准径向平衡方程是沿流线方向m和流线的准法线方向口写出,该系统也可用于轴流涡轮的设计.采用了在所有计算站上的"全可控涡法"进行气动设计.
吸附式亚声速压气机叶栅气动性能实验及分析
牛玉川, 朱俊强, 聂超群, 葛正威
2008, 23(3): 483-489.
摘要 PDF(1055KB) icon1358 icon485
摘要:
以亚声速平面叶栅风洞为实验平台,在不同来流马赫数、攻角和吸气量状态下,测试吸附式压气机叶栅吸力面、压力面表面压力分布和叶栅尾缘等参数.结果表明,附面层吸除能促进附面层减薄,减少分离损失,有助于降低叶栅总压损失,提高气流折转能力,改善叶栅气动性能.合适吸气槽位置和吸气量的选择,有利于叶栅内部流动更趋合理.
介质阻挡放电等离子体发光特性的光谱分析
李钢, 李汉明, 聂超群, 张翼, 李英骏, 朱俊强, 李玉同, 张杰
2008, 23(3): 490-495.
摘要 PDF(740KB) icon1115 icon461
摘要:
利用光谱仪作为等离子体的诊断手段,开展了一系列实验,包括等离子体光谱强度与电源电压和频率的关系、等离子体光谱强度沿弦向的变化规律、降低气压以及冲入其它气体对等离子体发光强度的影响.实验中发现等离子体发光强度与电源电压是线性关系而频率对发光强度影响不大;发光强度沿弦向变化规律近似为高斯分布;降低气压、冲入氦气都可增强等离子体发光强度.这些工作为开展进一步的实验研究以及数值模拟工作奠定了基础.
翼型动态失速的变下垂前缘控制数值模拟
黄勇, 牟斌, 陈作斌, 刘刚
2008, 23(3): 496-504.
摘要 PDF(1547KB) icon1467 icon522
摘要:
用CFD方法对VR-12翼型可压缩动态失速的变下垂前缘控制概念进行了数值模拟研究.模拟结果显示,变下垂前缘控制能在最大升力下降不大的情况下,非常显著地降低最大阻力,减小俯仰力矩负峰值,明显改善动态失速的负面效应.在流动机理上,变下垂前缘控制完全消除了动态失速涡.对参数影响的模拟研究表明,变下垂前缘控制的优势对马赫数、简缩频率或下垂控制方式的变化不敏感,是一种健壮的翼型可压缩动态失速控制手段.
抽吸对高超声速进气道抗反压能力的影响
常军涛, 鲍文, 崔涛, 于达仁
2008, 23(3): 505-509.
摘要 PDF(791KB) icon1454 icon471
摘要:
对不同抽吸开孔率下某典型高超声速进气道进行了二维数值模拟,简要分析了压比变化对隔离段内部流场的影响,在该分析的基础上讨论了附面层抽吸对进气道最大抗反压能力的影响,给出了最大抗反压能力随抽吸流量之间的变化规律,分析了采用附面层抽吸技术提高进气道抗反压能力的原因.分析结果表明:采用附面层抽吸技术能够提高进气道的抗反压能力,相当于增加了隔离段的长度.抽吸孔面积越大,相对抽吸流量越大,进气道的抗反压能力越大.
一种简化算法的航空发动机全状态数学模型
于龙江, 朴英
2008, 23(3): 510-515.
摘要 PDF(519KB) icon1548 icon579
摘要:
通过一种简化的燃气空间模型对某型双转子混排加力涡扇发动机各部件进行了建模和仿真计算,并给出了详细的计算流程以及数学公式.在仿真过程中结合实际工程应用经验,对涡轮处采用一个局部的小循环迭代以减小涡轮部件内燃气空间计算的时间步长,提高计算精度.与其他数值方法相比,该简化算法避免了求解非线性方程组时大范围的循环迭代,提高了全状态数学模型的计算速度.通过仿真结果与发动机实际试车数据的对比,证明该方法有足够的计算精度.
叶轮机械
全三维、多叶排内外涵风扇压气机叶型优化研究
陈云永, 刘波, 马聪慧, 高丽敏, 石建成, 温泉
2008, 23(3): 516-521.
摘要 PDF(931KB) icon1403 icon466
摘要:
以某风扇/压气机为研究对象,采用全三维叶型优化方法对研究对象在整机条件下进行优化设计.对优化前后风扇/压气机进行全三维数值模拟并对计算结果进行对比分析研究,结果表明:优化后在不改变风扇级总压比的情况下设计点附近效率提高1.05%;在近设计点叶型改进后明显改善了风扇和外涵静子主流道的流场结构,根、尖两个截面流场显示采用新叶型后对内、外涵静子通道内流动均有不同程度的改善.
介质阻挡放电等离子体对压气机叶栅性能影响的实验
李钢, 聂超群, 朱俊强, 李汉明, 张翼, 牛玉川
2008, 23(3): 522-526.
摘要 PDF(902KB) icon1516 icon454
摘要:
在压气机叶栅叶片两侧布置电极,对电极施加高压高频交流电产生等离子体,通过三孔探针测量栅后总压和速度的变化.实验中发现,流速低于20 m/s时,加电产生等离子体后,可显著改善栅后总压和速度分布;流速接近0 m/s时,等离子体仍会明显改变总压和速度的最小值;出现流动分离趋势后,等离子体无法抑制分离趋势;对分离区大小、分离涡强度的影响还需进一步的实验研究.
静叶吸气对某轴流压气机裕度影响的研究
陈迪, 桂幸民
2008, 23(3): 527-533.
摘要 PDF(1483KB) icon1354 icon455
摘要:
运用Numeca CFD对某大弯度叶栅和某轴流压气机流动进行数值模拟,为减小由于边界层分离而带来的损失,拓宽稳定工作范围,提出叶片吸力面表面开缝抽气方案.综合研究开缝位置、开缝长度、及吸气量大小对流动分离结构和裕度的影响.结果表明通过静子叶片上边界层抽气引出分离区域的低能量气流,可以明显的改善气动性能,分离得到很好的抑制,稳定工作裕度得到了提高.
离心压气机确定应力场分析
柳阳威, 黄卫兵, 刘宝杰
2008, 23(3): 534-540.
摘要 PDF(1038KB) icon1271 icon451
摘要:
采用定常和非定常数值模拟技术,研究了某跨声离心压气机内的固有非定常流动.对比分析了定常流场和非定常时均流场之间的差别,着重分析了通道内确定应力的分布规律以及交界面确定应力的分布特点.结果表明,叶轮和扩压器中的确定应力在数值上相当,通道内的确定应力沿周向分布有较大的梯度、沿流向分布的总体趋势是从交界面向两侧迅速衰减,交界面处的确定应力和其空间相关项之间在数值上存在一定的偏差.
大飞机动力
用于微型涡轮机的节流孔式静压气浮轴承实验
黄国平, 王跃, 梁德旺
2008, 23(3): 541-546.
摘要 PDF(2041KB) icon1552 icon463
摘要:
对用于厘米级微型涡轮发动机的径向静压气浮轴承展开了实验研究,分析了长径比、节流孔径、气膜间隙及供气压力等对承载力、刚度和耗气量的影响.提出了这些设计参数的优选方法,并结合直径11 cm的某微型喷气发动机,给出了与之匹配的径向静压气浮轴承设计方案:工作面直径15 mm、长度17.5 mm、节流孔径0.35 mm、气膜间隙25μm.此方案在供气绝对压力2.5 kPa时,双轴承支撑能力为13.72 N,耗气量小于1.0 g/s,有效地满足了微型涡轮发动机要求.
基于网格重生成的涡轮叶片变形传递方法
李立州, 王婧超, 吕震宙, 岳珠峰
2008, 23(3): 547-551.
摘要 PDF(691KB) icon1615 icon459
摘要:
在涡轮叶片多学科优化中需要在气动模型和结构模型之间进行耦合信息(气压、温度和变形等数据)传递,来考虑学科耦合的性质.采用修正几何外形和网格重生成的方法实现了叶片结构变形向气动模型传递.传递时在叶片几何模型上增加若干外形控制线,叶片的外形由这些控制线的形状来决定.根据叶片结构变形,调整控制线节点位置坐标,以修改叶片外形控制线的形状,可以实现变形向叶片几何模型的传递.进一步,重新生成气动网格,可以得到结构变形后叶片的气动网格模型.
不规则裂纹宽度的一种分段评定法
王中宇, 李萌, 葛乐矣
2008, 23(3): 552-556.
摘要 PDF(465KB) icon1133 icon478
摘要:
针对表面裂纹边缘轮廓的不规则特性,提出了一种分段宽度评定方法.利用计算机数字图像处理的方法,在获得表面图像后,对该图像沿纵向进行分段,分别对每段的裂纹宽度用Ferret算法进行评定.为了比较不同的分段方法的优劣,提出有用信息利用率的概念,从几种分段方法中选出一种最优的方法进行分段评定,最后得出该裂纹宽度的定量评定.经过实例验证,用此方法可以定量评定裂纹的宽度,评定的结果可以为机械结构表面检测提供有效依据,该方法也可应用于一般不规则图形几何尺寸的定量评定.
单向带/平纹布混杂铺层层合板极限强度研究
彭超义, 肖加余, 曾竟成, 江大志
2008, 23(3): 557-562.
摘要 PDF(1090KB) icon1298 icon518
摘要:
单向带/平纹布混杂铺层方式常用于复杂复合材料结构的制备,对其极限强度进行研究具有重要的工程应用价值.把三维有限元方法和优化设计思想结合起来,建立了一种复合材料极限强度分析方法,该方法可基于通用有限元分析软件ANSYS实现.为验证该方法的有效性,实验制备了单向带/平纹布混杂铺层层合板进行了拉伸和压缩实验.结果表明该方法用于混杂铺层层合板极限强度预测,最大偏差在15%以内,满足工程应用要求.
火箭发动机
RBCC火箭引射模态热力壅塞研究
吕翔, 何国强, 刘佩进, 李宇飞
2008, 23(3): 563-568.
摘要 PDF(534KB) icon1599 icon504
摘要:
运用理论分析和实验研究相结合的方法对火箭引射模态下实现热力壅塞进行了研究.建立了用于实现热力壅塞可行性分析的理论模型,分析了燃烧室通道面积变化规律、加热方案、一次火箭与二次流掺混后的气流参数等对实现热力壅塞的影响,提出了判别能否实现热力壅塞的临界马赫数准则.理论计算和实验研究结果表明,碳氢燃料发动机在地面静止状态下难以实现热力壅塞,在一定飞行状态下可以实现热力壅塞.通过地面直连实验实现了来流马赫数为1.2条件下的热力壅塞及其主动控制,壅塞位置的调节范围达到了燃烧室长度的1/4.
直接力与气动力复合控制拦截弹轨迹控制
尹永鑫, 杨明, 王松艳
2008, 23(3): 569-573.
摘要 PDF(468KB) icon1486 icon461
摘要:
研究了直接力与气动力复合控制拦截弹的轨迹控制问题.建立了复合控制拦截弹的动力学模型,分析了不同复合方式的差别,指出了直接力对弹体运动的影响.建立了拦截弹与目标的相对运动模型,针对直接力与气动力复合控制的特殊性,基于滑模控制理论给出了轨迹控制算法,并在此基础上针对传统控制方法的缺陷,设计了脉冲发动机的点火逻辑.仿真结果表明,该方法能有效的实现拦截弹在末制导段的精确制导控制,并具有较强的鲁棒性.
离子发动机加速栅极腐蚀深度的DFF测量与数值模拟
刘畅, 汤海滨, 张振鹏, 姜志国, 顾左, 李娟
2008, 23(3): 574-579.
摘要 PDF(1315KB) icon1695 icon477
摘要:
使用聚焦深度表面测量(DFF)方法对加速栅极下游表面腐蚀深度进行了测量,并将测量结果与数值模拟结果进行了比较,所使用的数值方法为PIC-Monte Carlo方法.利用数值模拟程序对离子发动机栅极腐蚀进行了数值模拟.以氙为推进剂,栅极材料为钼.用蒙特卡罗方法模拟了氙离子与中性氙原子之间的电荷交换碰撞.模拟得到了加速栅极下游表面离子溅射腐蚀的深度分布,腐蚀模式与"Pits and grooves"模式相吻合.
自动控制
航空发动机故障诊断的机载自适应模型
黄伟斌, 黄金泉
2008, 23(3): 580-584.
摘要 PDF(764KB) icon1629 icon537
摘要:
提出了复合拟合法建立状态变量模型,该方法应用于建立高维状态变量模型时,具有较高的精度.将健康参数作为增广的状态变量,设计了卡尔曼滤波器,从而可以根据可测参数的偏离量估计得到健康参数.为了减少自适应模型与真实发动机之间的建模误差,在自适应模型中加入神经网络对稳态基点模型进行修正,从而提高了故障诊断系统的置信度.

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