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1999年  第14卷  第2期

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研究论文
真空羽流场的DSMC并行数值模拟
蔡国飙, 刘世俭, 王慧玉, 庄逢甘
1999, 14(2): 113-118,215.
摘要 PDF(684KB) icon1541 icon446
摘要:
对DSMC方法进行小喷管真空羽流数值模拟的计算软件进行了并行化改造。计算表明在多处理器(节点)上实现并行计算能够大幅度地提高运算速度,缩短运行时间,增加计算规模,计算结果与串行计算一致。并对目前串行计算不能完成的真空羽流计算的算例成功地进行了DSMC并行计算,计算结果与理论分析一致。
翼型近尾迹流动的PIV研究—运动学特性
王光华, 刘宝杰, 刘涛, 高歌
1999, 14(2): 119-124,215.
摘要 PDF(419KB) icon1825 icon409
摘要:
利用在线式PIV系统(ParticleImageVelocimetry),在低速风洞中对NACA0012翼型在雷诺数2.39×105,0°和4°攻角下的近尾迹流动进行了实验研究。实验结果表明,在较高的雷诺数下翼型近尾迹流动是一种以旋涡的运动学和动力学特性为主导的湍流剪切流。在测量范围内,翼型的尾缘处是近尾迹涡街的形成区；尾缘后0.5倍弦长的区域存在类似于卡门涡街的有序结构,是旋涡发展区域,旋涡具有较好的稳定性；距翼型尾缘0.5倍弦长至1倍弦长的区域,是翼型近尾迹流动由有序走向无序区域,旋涡开始破裂。翼型表面边界层对翼型近尾迹湍流剪切流的演化有重要影响。实验结果还给出了近尾迹流动的平均速度、湍流强度和剪切应变变化率,以及速度脉动量的二阶关联量u'u',u'v'和v'v' 的分布。
翼型近尾迹流动的PIV研究—动力学机制
刘宝杰, 王光华, 高歌
1999, 14(2): 125-130,216.
摘要 PDF(1437KB) icon1517 icon350
摘要:
利用在线式互相关PIV(ParticleImageVelocimetry)系统,在低速风洞中对NACA0012翼型在雷诺数2.39×105,0°和4°攻角下的近尾迹流动进行了详细测量。实验结果表明,翼型近尾迹存在有序的涡街结构,涡街在尾缘处形成后,在向下游的迁移中,会经历一个发展壮大、失稳破碎的演化过程,流动从有序走向无序。翼型的近尾迹是一种以旋涡的运动学特性和动力学机制为主导的流动现象。本文着重探讨了翼型尾缘处的涡街形成机理,尾迹内的流动机制,以及近尾迹的流动稳定性。
叶片扩压器内三维流场数值计算与实验研究
刘小民, 席光, 王尚锦
1999, 14(2): 131-134,216.
摘要 PDF(620KB) icon1427 icon460
摘要:
本文采用加罚有限元方法对离心压缩机叶片扩压器内流场进行了数值分析。在数值求解过程中,为了避免流动对流占优所引起的压力场波动,控制方程离散时借鉴有限差分法的技巧,进行权函数修正,通过迎风参数来控制沿流动方向上所施加的流线迎风量,保证数值求解的稳定性。叶片扩压器内紊流流动的数值计算结果表明：在其他项的假扩散被降至最小时,压力项的震荡亦被消弱。紊流场的计算采用k-ε紊流模型。同时本文对叶片扩压器内流场进行了实验测量,通过数值计算结果与实验测量值的比较分析,结果是令人满意的。最后就提高叶片扩压器的静压效率和压缩机整机性能提出了有益的建议。
涡轮级三维粘性流场的数值模拟
袁宁, 王松涛, 张振家, 王仲奇, 冯国泰
1999, 14(2): 135-138,216-217.
摘要 PDF(732KB) icon1370 icon365
摘要:
本文给出了一种求解涡轮级三维定常粘性流场的计算方法,并对某型航空发动机的高压涡轮进行了数值模拟。该计算程序考虑到了涡轮级工作温度范围较大而引起的变比热问题。文中采用了三阶精度的TVD格式和B-L湍流模型。叶列间参数的传递采用了“混合平面”法。叶列间处理采用外推无反射边界条件来保证参数在交接面上的周向不均匀。同时在交接面上构造了Riemann解和使用松弛因子来提高程序在叶列间小间隙情况下的稳定性。
发动机性能的耦合优化计算
王逊, 张世铮, 蔡睿贤, 杜鹤龄, 郭昕
1999, 14(2): 139-142,217.
摘要 PDF(660KB) icon1511 icon389
摘要:
本文根据发动机整机试车结果,在测量数据较少且缺乏发动机部件特性的情况下,通过耦合建模技术和最优化技术,推测出涡扇发动机主要部件(风扇、高压压气机、高低压涡轮)的特性,建立较准确的发动机稳态工作数学模型。
可扩展的燃气轮机仿真对象模型
谢志武, 苏明, 翁史烈
1999, 14(2): 143-147,217-218.
摘要 PDF(754KB) icon1547 icon476
摘要:
应用面向对象的分析与设计方法进行可扩展的燃气轮机仿真建模研究。将燃气轮机仿真的各种计算任务概括为部件计算、流路计算和系统状态计算三个层次,并在此基础上提出节点-连接器-部件模型,构造了一个部件模型、工质流程及仿真算法均可扩展的仿真类属框架,并通过一个三轴燃气轮机的容积效应法仿真验证了该模型的有效性和可扩展能力。
各型封严蓖齿的换热研究
张丽, 刘松龄, 游绍坤, 许都纯
1999, 14(2): 148-152,218.
摘要 PDF(664KB) icon1445 icon350
摘要:
本文通过实验测量了不同齿间隙和不同来流雷诺数直通式直齿、直通式斜齿以及台阶式直齿的换热情况,并从机理上分析了结构和流动参数对换热的影响规律。为便于实际应用,本文还根据实验数据给出了相应的关系式。
外缘轴向进气的旋转空腔主盘局部换热及流阻特性研究
丁水汀, 陶智, 徐国强, 邱绪光
1999, 14(2): 153-156,218.
摘要 PDF(290KB) icon1302 icon378
摘要:
某型发动机的实际涡轮盘腔冷却结构被简化成外缘轴向进气的旋转空腔模型,以实验方法研究了旋转雷诺数(Reω)、冷气雷诺数Rez)、哥拉晓夫数(Gr*)对主盘局部换热及流阻特性的影响。实验发现,冷气雷诺数、哥拉晓夫数的增大,使主盘局部换热系数在盘缘附近迅速增大,而在接近盘心时出现负值。阻力系数随旋转雷诺数的增大而减小,随冷气雷诺数的增大而增大。
多斜孔壁整体冷却效率实验研究
李彬, 胡正义, 林宇震, 刘高恩
1999, 14(2): 157-160,218-219.
摘要 PDF(340KB) icon1566 icon500
摘要:
采用近似模化技术,研究了多斜孔壁的整体冷却效率。试验了五种多斜孔壁结构形式,探讨了影响整体冷却效率的各种因素。研究结果表明：多斜孔壁绝热温比、多斜孔内部对流换热以及几何结构是影响该冷却方式的关键因素。本研究对多斜孔壁冷却形式的设计和优选,尤其在几何结构参数的确定方面,具有重要意义。
吸力面上气膜冷却对涡轮叶栅流场影响的实验研究
陈浮, 宋彦萍, 王仲奇
1999, 14(2): 161-165,219.
摘要 PDF(837KB) icon1418 icon350
摘要:
利用气动探针测量和墨迹显示方法,对不同实验方案下,带吸力面气膜冷却的某型涡轮导向器叶栅流场结构进行了实验研究。结果表明,冷气射流与燃气主流的掺混以及卵型涡的形成,使得吸力面根部出现了与通道涡旋向相反的涡系；卵型涡始终以一定形式存在于叶片表面,直到叶栅出口与尾迹相互作用后才达到均匀状态；冷气射流很难进入到通道涡分离线与端壁所形成的三角形区域中,通道涡分离线明显向端壁方向下移。
滑动轴承—转子系统Hopf分岔分析计算方法
袁小阳, 朱均
1999, 14(2): 166-170,219-220.
摘要 PDF(380KB) icon1725 icon446
摘要:
基于Hopf分岔定性理论、周期系统Floquet理论,针对流固耦合系统力函数计算特点,并考虑系统规模大小对算法的不同要求,提出了一套新的转子-轴承系统Hopf分岔分析计算方法。这套方法主要包括自激周期解计算的边值方法、周期解稳定性判别算法、周期解预测-校正延续算法、自激振动的稳定裕度准则等,可以有效地确定转子-轴承系统Hopf分岔临界点及分岔方向,可以研究分岔解的发展、变化,包括研究实践中关注的“跳跃”、“迟滞”等典型非线性现象。
基于模糊逻辑系统的转子振动控制方法研究
屈文忠, 姚国治, 邱阳, 张陵
1999, 14(2): 171-174,220.
摘要 PDF(1166KB) icon1475 icon388
摘要:
电流变液作为一种智能材料在振动控制工程领域有着广泛的应用。由于电流变效应具有非线性特性,使得难以设计基于常规控制理论的控制律。本文利用模糊逻辑系统能够逼近非线性函数的特性,设计了电流变阻尼器-转子振动系统自适应模糊控制方案。针对该转子系统的仿真计算表明,转子系统的振幅能够得到有效的抑制,自适应模糊控制器性能良好。
燃气轮机转子动力特性分析的旋转对称有限元模型
周传月, 闻雪友, 刘学义, 邹经湘
1999, 14(2): 175-178,220.
摘要 PDF(567KB) icon1599 icon465
摘要:
本文给出了燃气轮机转子临界转速和不平衡响应计算分析的旋转对称有限元模型,付立叶级数的引入可以使得三维转子只在一个基础扇区上使用三维单元建立有限元模型。与梁单元相比,实体单元能准确描述转子的几何形状。文中给出了一个验证性算例和一个工程实例。
卡箍刚度的有限元计算与实验测定
尹泽勇, 陈亚农
1999, 14(2): 179-182,221.
摘要 PDF(614KB) icon1710 icon465
摘要:
准确确定卡箍刚度对管路系统的振动特性分析具有重要意义。本文针对航空发动机管路系统中不同卡箍的结构特点,建立了计算卡箍刚度的有限元模型。对单管接地卡箍及双管悬地卡箍的刚度系数进行了有限元计算,还对一典型双管悬地卡箍刚度进行了实验测定。通过卡箍刚度计算结果与实验结果的对比表明,本文建立的卡箍刚度计算方法可用于管路系统振动特性分析工程实际之中。
悬臂式挠性薄片气体动压径向轴承分析研究
陈元先, 杨燕生
1999, 14(2): 183-186,221.
摘要 PDF(1501KB) icon1378 icon415
摘要:
本文建立了悬臂式挠性薄片气体动压径向轴承的特性分析计算方法,用差分方法耦合求解径向轴承的雷诺方程和薄片弹性变形方程。给出了径向轴承刚度、阻尼的计算方法和稳定性计算方法。计算分析了设计的悬臂式薄片气体动压径向轴承的静特性和动特性。计算结果表明,对于所有的偏心率范围和可能的工作运行范围内是恒定稳定的。
悬臂式挠性薄片气体动压径向轴承试验研究
陈元先, 钱传衢
1999, 14(2): 187-190,221-222.
摘要 PDF(608KB) icon1438 icon423
摘要:
悬臂式挠性薄片气体动压径向轴承的静态加载和运行试验结果分析表明：悬臂式挠性薄片气体动压径向轴承有较好的弹性；径向轴承能在较宽的转速范围内稳定运行在,具有较好的高转速性能,对工作环境条件不敏感,并具有良好的动特性。研制的悬臂式气体动压径向轴承满足涡轮冷却器的要求。
航空发动机多变量三层神经网络控制
黄金泉, 蔡红武, 孙健国
1999, 14(2): 191-194,222.
摘要 PDF(262KB) icon1431 icon409
摘要:
提出了一种发动机多变量神经网络控制方法。采用三层前向神经网络对非线性项进行补偿,神经网络权重自适应律采用在线学习算法。控制系统的设计不需要知道精确模型,适应于全飞行包线。仿真研究表明发动机多变量神经网络控制具有良好的动、静态性能。
直接根据性能指标进行航空发动机LQG/LTR控制器设计
陶涛, 阎文博
1999, 14(2): 195-198,222.
摘要 PDF(274KB) icon1660 icon351
摘要:
本文提出了一种根据性能指标要求设计航空发动机LQG/LTR控制器的方法。采用这种方法,可根据发动机模型及性能指标要求直接获得卡尔曼滤波器增益,而无需求解Riccati方程。随后的仿真结果表明,所设计的控制系统具有较好的稳定鲁棒性及较好的动态性能。
一种新的变结构自适应控制方法及其应用研究
郭迎清, 徐德民, 樊思齐
1999, 14(2): 199-201,222-223.
摘要 PDF(663KB) icon1435 icon428
摘要:
本文提出一种新的变结构自适应控制方法,并将其应用于航空发动机控制。这种方法只利用系统输入输出信号,与传统的自适应控制方法相比,具有收敛特性好,对对象的参数变化及未建模动态有很好的鲁棒性,同时其算法简单,易于实现。仿真表明该方法适用于航空发动机控制。
满足二次稳定及干扰抑制性能指标的航空发动机H∞控制器设计
陶涛, 阎文博
1999, 14(2): 202-204,223.
摘要 PDF(231KB) icon1327 icon355
摘要:
对于一类状态及输出矩阵存在结构参数摄动的对象,本文提出了闭环系统满足二次稳定性及干扰抑制性能的动态输出反馈控制器的理论设计方法,随后进行的仿真结果表明,所设计的控制器满足要求。
叶片前缘气膜冷却效率的实验研究
朱惠人, 许都纯, 郭涛, 刘松龄
1999, 14(2): 205-208,223-224.
摘要 PDF(701KB) icon1548 icon346
摘要:
采用放大的半圆柱状表面模拟涡轮叶片前缘的形状,对叶片前缘多排圆柱形孔的气膜冷却效率进行了实验研究。测出了孔排区及其下游的局部冷却效率。研究了主流雷诺数及平均吹风比对冷却效率及二次流(冷气)出流轨迹的影响。实验参数范围是：主流雷诺数Re=42000～127000,平均吹风比M=0.8～2.0,测量分8个工况进行。
控制体有限元方法中的一种高阶插值格式
王旭, 谷传纲
1999, 14(2): 209-211,224.
摘要 PDF(257KB) icon1435 icon365
摘要:
针对控制体有限元方法对流动方向不平行于坐标轴方向的回流问题数值模拟采用各种迎风格式都容易产生假扩散的问题,本文给出了一种由插值单元及其迎风相邻单元所确定的高阶插值格式。通过对Re=1000时三种不同形状的二维四边形空穴流模拟,表明该格式与局部斜迎风格式的适当组合可有效地减小控制体有限元方法对回流问题数值模拟的假扩散。
直升机旋翼桨叶气弹优化减振设计方法
向锦武, 张晓谷
1999, 14(2): 212-214,224.
摘要 PDF(642KB) icon1790 icon436
摘要:
从振源着手通过设计参数的最优选择设计直升机旋翼桨叶,使传递到机身的交变载荷最小达到降低振动水平的目的是旋翼桨叶设计思想的进步。本文在简单概述该方法的基础上,以某4桨摆振柔软的无铰复合材料桨叶为研究对象,将其大梁模拟为一单闭室复合材料盒形梁,研究了通过铺层角的优化选择,降低4次/转的桨毂交变力与力矩的情况。数值算例表明方法效果良好。

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