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2004年  第19卷  第4期

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研究论文
旋转进气畸变对轴流压气机气动稳定性影响实验研究
李传鹏, 胡骏
2004, 19(4): 433-437.
摘要 PDF(288KB) icon1558 icon471
摘要:
利用RB-1995级高压压气机,实验研究了进口旋转总压畸变对其性能和气动稳定性的影响,获得了总压畸变的旋转频率对高压压气机喘振裕度损失的影响结果。结果表明:正转时,减少了压气机的喘振裕度,并且存在2个危险频率,出现损失峰值;反转时,对喘振裕度影响较小,甚至提高了压气机的喘振裕度。
低雷诺数效应对某型风扇的性能影响及改进方案研究
顾明皓, 桂幸民
2004, 19(4): 438-443.
摘要 PDF(314KB) icon1433 icon470
摘要:
高空、低马赫数条件下,低雷诺数效应对风扇/压气机的工作性能影响很大。为分析某型风扇的低雷诺数效应,采用Wassell半经验方法和三维数值模拟方法对该型风扇的高空气动性能和流场特性进行了分析和研究。为削弱低雷诺数效应的影响,重新设计了静子叶型并对改型设计的效果进行了评估。
基于部件匹配技术的涡扇发动机起动过程数值模拟
王占学, 乔渭阳, 李文兰
2004, 19(4): 444-448.
摘要 PDF(763KB) icon1643 icon480
摘要:
为了克服通用部件特性模型计算不同的发动机起动过程带来的计算误差,本文发展了基于发动机部件匹配仿真原理的一维数学模型和软件,研究涡轮发动机的起动过程。并对某小型涡扇发动机起动过程进行了计算分析。从计算结果看出,本文发展的方法捕捉到了起动过程高压压气机出口压力在达到稳定之前出现的跳越现象,而且计算结果还表明,在起动的初始段,燃烧室存在富油燃烧现象。
非设计工况下离心叶轮内湍流场的LDV测量
刘正先, 王永, 曹淑珍, 谷传纲, 苗永淼
2004, 19(4): 449-454.
摘要 PDF(684KB) icon1670 icon413
摘要:
利用激光多普勒测速仪(LDV)对后弯闭式离心叶轮内部气流在非设计工况下的流动进行了实验测量。对比描述了大于和小于设计流量时叶轮流道回转流面上主流速度的分布特点,径向流面上的速度矢量图更清晰地说明了不同进口条件导致流道内气流流动产生分离的位置、强度以及发展的差异。二次流矢量图表明流量的改变影响了离心力和哥氏力在流动中的作用,导致在垂直于主流方向引起截然不同的二次涡旋流动。
涡轮级轮缘封严内非定常流场的准三维LDV测量
马宏伟, Dieter E Bohn, Achim Decker, Bernd Rudzinski
2004, 19(4): 455-458.
摘要 PDF(586KB) icon1624 icon413
摘要:
研究涡轮级封严内流动和主流的相互作用、相互影响,进一步认识盘腔内燃气入侵等非定常现象,急需流场实验数据验证。针对轮缘封严内空间狭窄、光路安排困难等问题,本文发展了一种用于测量涡轮级轮缘封严内非定常流场的准三维LDV技术,即测量分两步,首先在机匣上安置二维测速系统用符合方式测出径向、切向速度及湍流度,再在轮毂内安置一维探头重复测量,从两次测量数据中计算出轴向速度;该技术借助锁相采样等技术能测出不同动静叶相对位置情况下封严及盘腔内的周期性非定常流场细节,本文给出了部分典型的动态流场测量结果。
高超声速二维混压式前体/进气道设计方法研究
黎明, 宋文艳, 贺伟
2004, 19(4): 459-465.
摘要 PDF(379KB) icon1487 icon458
摘要:
以飞行Ma数Ma=6,H=25km为设计点,分别采用等激波角和等激波强度设计方法,并考虑变比热、激波与附面层干扰等因素的影响,分别对唇口平直和唇口带有斜楔的超燃冲压发动机二维混压式前体/进气道进行了初步设计,分析并比较了几种方案进气道的设计点和非设计点性能及二维流场。研究表明,在低飞行Ma数下,唇口带有斜楔的前体/进气道起动性能和总压恢复优于唇口平直的,在高飞行Ma数下,唇口平直的前体/进气道冲压比高、外罩阻力小,而唇口带有斜楔的前体/进气道总压恢复系数高,外罩阻力相对较大。另外,分别采用等激波角和等激波强度方法设计的前体/进气道性能相近。本文提出的方法对于二维混压式高超声速前体/进气道方案的初步筛选具有一定的适用性。
超音速进气道建模方法研究
时瑞军, 卢贤锋, 樊思齐
2004, 19(4): 466-471.
摘要 PDF(329KB) icon3044 icon445
摘要:
对某可调混压进气道在不同攻角、不同马赫数、不同斜板角度下进行了大量的数值计算。给出了设计状态下进气道内外流场特征;分析了攻角变化对进气道流场的影响;以数值仿真结果为基础,利用B样条理论建立了反映攻角、马赫数及可调斜板角度变化的超声速进气道数学模型。根据此数学模型,分析了攻角和进口气流马赫数对进气道性能的影响,同时给出了斜板对进气道性能的影响。
单级轴流压气机与发动机吊架干涉的计算和优化研究
张永新, 陈懋章, 蒋浩康, 张辉
2004, 19(4): 472-477.
摘要 PDF(411KB) icon1464 icon520
摘要:
采用数值模拟方法,对单级低速轴流压气机与发动机吊架之间的干涉进行了计算分析。结果表明发动机吊架产生的扰动对转子通道内的流动具有较强的影响,使得转子叶片承受较大的非定常力的作用。提出了在吊架前缘引气的方法,可以消除吊架对转子的影响。
多级轴流压气机级间参数测量的试验研究
幸晓龙, 任铭林, 顾杨, 尹红顺, 黄明镜
2004, 19(4): 478-483.
摘要 PDF(377KB) icon1548 icon461
摘要:
较详细地介绍了某多级压气机修改前后,利用叶型受感部测取各级转子出口总压、总温分布的试验方法和结果。试验结果证明该方法是可行的,得到的转子出口流场数据是可信的。叶型受感部较大限度地降低了插入式探针对转子出口流场的干扰,为研究多级压气机级间匹配关系探索了一种新的测量方法。
基于优化技术的叶型反方法改进设计
曹志鹏, 靳军, 刘波, 刘景新, 王掩刚
2004, 19(4): 484-489.
摘要 PDF(776KB) icon1421 icon470
摘要:
在势流函数反方法设计叶型的过程中,通过分析叶片表面速度分布对叶型形状的影响规律,发现采用局部区域速度分布调整,可有效的克服以往反方法设计叶型中易出现的非物理解现象,并针对叶型前缘和尾缘的几何封闭问题分别建立了优化目标函数,借助流场求解中的优化迭代技术获得了具有良好气动性能并满足几何约束的叶型设计结果。对典型叶型的三个设计算例表明:所研究的叶型反问题优化设计方法,具有设计精度较高,适用范围较宽,工程应用性较好等优点。
基于时频—小波分析的压气机失速过程研究
吕建伟, 李军
2004, 19(4): 490-494.
摘要 PDF(249KB) icon1500 icon478
摘要:
采用时频—小波分析的方法,针对某型发动机的八级轴流压气机级间压力信号,提取失速先兆及发展信息。结果表明,在失速前的阶段,不同的频率段表现出不同的失速先兆成分;并检验了失速时刻信号的奇异性,最后确定了最先失速级。
基于模拟退火遗传算法的平面连续体结构的拓扑优化
王中华, 温卫东
2004, 19(4): 495-498.
摘要 PDF(641KB) icon1502 icon469
摘要:
采用遗传算法,用染色体基因映射结构离散化后的单元体,通过改变基因代码实现连续结构的拓扑。优化过程中,利用遗传算法进行结构优化,通过有限元技术对结构进行建模和分析。在遗传算法中,引入模拟退火的思想,实时调整结构优化的适应度函数,改善优化分析中个体所处的生存环境,提高优化分析效率,获得较优的结构拓扑效果。算例分析表明所提出的方法是有效的。
微扑翼飞行器驱动机构的设计与动态特性研究
侯宇, 方宗德, 刘岚, 傅卫平, 吴立言
2004, 19(4): 499-505.
摘要 PDF(882KB) icon1494 icon445
摘要:
微扑翼飞行器是一种新概念的飞行器,在应用技术上它超出了传统的飞机设计和气动力的研究范畴,同时开创了微机电系统技术(MEMS)在航空领域的应用。微扑翼驱动机构的设计、制作及其动态特性研究是飞行器设计中的关键环节。本文的研究对象是一个静电驱动的胸腔式微扑翼机构,由于这种结构存在着强烈的静电和机械两个物理场的非线性耦合,因此系统的动态特性是非常复杂的。本文从理论上分析了系统奇点的存在与稳定性;在相空间中分析了无阻尼及有阻尼系统的非线性动态特性;研究了初始条件和阻尼对临界拉入电压的影响;最后分析了在不同激励电压信号下系统的响应。所得研究结论对微扑翼驱动机构的设计、制作和应用提供了一定的理论依据。
细长柔性转子高速动平衡方法
邓旺群, 李上福, 高德平, 廖学军
2004, 19(4): 506-511.
摘要 PDF(881KB) icon1625 icon515
摘要:
提出了一种通过平衡辅助工装——平衡卡箍来进行细长柔性转子高速动平衡的新工艺方法。按照设计准则设计加工了一组精密平衡卡箍并用有限元法进行了强度校核,卡箍的验证考核试验在两个模拟轴上完成,结果表明:卡箍的平衡性能良好,对模拟轴的临界转速和振动特性的影响甚微,在此基础上完成了装机动力涡轮转子的高速动平衡试验,效果良好。
合成射流流动特性实验研究及在燃烧中的应用探讨
赵宏, 杨治国, 娄慧娟
2004, 19(4): 512-519.
摘要 PDF(885KB) icon1596 icon430
摘要:
应用热线风速仪对合成射流激励器出口流场进行了较详细测量。实验结果表明,激励器流场可划分为2个不同的区域。在距离激励器出口10～15倍出口缝宽之前,流动具有强烈的非定常性;在此位置下游,流动特性与常规射流相似。在流向中心线上,随着向下游距离的增加,时均速度呈先增后降的趋势,湍流度则单调递减。当激励电压有效值40V、激励频率980Hz时,时均速度在15倍缝宽处达到最大,约14.2m/s,激励器出口附近湍流度近80%。在展向上,时均速度、湍流度均剧烈改变,梯度变化明显高于常规喷流。适当参数的合成射流激励可以改善扩散燃烧器出口温度分布、降低NOx生成量。
多孔层板冷却有效性的研究
全栋梁, 刘松龄, 李江海, 许都纯, 游绍坤
2004, 19(4): 520-524.
摘要 PDF(1617KB) icon1461 icon488
摘要:
在大尺寸低速回流风洞中对应用于涡轮叶片的2种绕流结构4块单双层多孔层板进行了流阻特性和冷却有效性的实验研究,结果表明多孔层板有很高的冷却有效性,流阻的大小和冷却有效性的高低主要取决于多孔层板的开孔率,开孔率越大,流阻越小,冷却有效性越高。本文所设计的层板结构参数和试验结果对层板在航空发动机涡轮叶片中的应用有参考价值。
多宗量导热反问题求解的神经网络法
王秀春, 智会强, 毛一之, 杨增军, 韩鹏
2004, 19(4): 525-529.
摘要 PDF(287KB) icon1185 icon426
摘要:
将神经网络用于求解多宗量导热反问题,建立了相应的数学模型,并给出了具体的网络设计方法。数值模拟结果表明,此法是可行的、有效的,并具有较高的精度和较强的通用性,可推广用于其它反问题的求解。
应用遗传算法优化设计板翅式换热器
张丽娜, 杨春信, 王安良
2004, 19(4): 530-535.
摘要 PDF(183KB) icon1791 icon498
摘要:
本文提出了基于遗传算法的板翅式换热器优化设计方法,该方法不仅能够实现一般的结构优化,而且能够在提供多种类型翅片的情况下,进行翅片类型的优选。根据不同的设计要求,遗传算法能够分别以重量和效率为目标函数进行优化。为了方便翅片类型的优选,建立了一个常用翅片的数据库,库中包含了翅片的几何参数、传热特性和阻力特性,可直接应用于计算机程序的处理。与传统的优化计算结果比较,换热器的重量和体积都有不同程度的减小。本文的优化软件和翅片数据库具有通用性,可应用于一般板翅式换热器的优化设计。
同轴形微波等离子推力器数值计算
唐金兰, 何洪庆, 毛根旺, 杨涓, 韩先伟, 黄晓砥
2004, 19(4): 536-540.
摘要 PDF(398KB) icon1483 icon437
摘要:
介绍了100W功率同轴形微波等离子推力器(MPT)的系统结构、谐振模式,采用耦合求解Maxwell方程、Saha方程和Navier-Stokes方程的方法,对100W同轴形MPT振腔内的电磁场、等离子体与流场间的耦合问题进行了数值计算并预估了原理实验样机的性能。计算结果表明,100W同轴形MPT结构系统的原理可行,性能较好,有较好的发展前景。
减压器动态过程的数值仿真
张雪梅, 张黎辉, 金广明, 魏彦祥
2004, 19(4): 541-545.
摘要 PDF(591KB) icon1392 icon484
摘要:
针对贮箱增压过程和发动机工作过程中减压器的动态调节,建立了液体火箭发动机常用的反向卸荷式减压器的动态数学模型,采用四阶龙格-库塔方法进行了数值仿真,分析了减压器在启动增压过程中的动态特性,得到不同入口压力下减压器的出口压力与试验数据相一致的结论。表明所建立的数学模型准确,采用的仿真方法符合精度要求,对同类减压器的设计和系统分析具有一定的指导作用。
航天器推进系统发动机动态特性研究
张黎辉, 李家文, 张雪梅, 金广明, 魏彦祥
2004, 19(4): 546-549.
摘要 PDF(246KB) icon1632 icon458
摘要:
以一维流体瞬变理论为基础,采用特征线有限差分格式,编制航天器推进系统液体推进剂火箭发动机动态过程的通用仿真软件,并对某多台发动机系统的动态特性进行研究。结果表明,该模型较好地描述了系统瞬变特性和水击现象,所开发的软件可方便进行其它推进系统的分析,为发动机系统设计和优化提供指导。
一种计算再生冷却推力室温度场的方法
李军伟, 刘宇
2004, 19(4): 550-556.
摘要 PDF(1019KB) icon1699 icon455
摘要:
为了能够快速而准确地得到再生冷却推力室的温度分布,建立了一种计算再生冷却推力室温度场的方法。首先建立了轴对称推力室的一维冷却模型,并使用换热经验公式,得到了推力室壁面在轴线方向上的温度分布;其次建立了推力室的冷却套二维导热模型,使用数值模拟的方法和一维计算的结果,得到了冷却套的温度场。然后使用这种方法研究了气壁材料、气壁厚度和冷却液流量对推力室再生冷却的影响,获得了比较满意的结果。从计算时间和准确性来说,这种方法能够为推力室的优化设计和性能估算提供参考。
太阳能火箭发动机聚光器设计方法
张纯良, 张振鹏, 魏志明
2004, 19(4): 557-561.
摘要 PDF(781KB) icon1615 icon426
摘要:
对工程上常用聚光器进行了性能比较,得出了适合于太阳能火箭发动机(STP)的聚光器及其具有的性能优点,研究了此种聚光器的的设计方法,并推出了相关公式和其中的关键技术,这对STP聚光器的工程设计具有重要的指导价值。
航空发动机系统级仿真研究的回顾与展望
曹源, 金先龙, 孟光
2004, 19(4): 562-571.
摘要 PDF(1461KB) icon1404 icon491
摘要:
实践证明计算机仿真是降低发动机研发费用,缩短开发周期的一个重要手段。各国都对此进行了大量研究。其仿真正在从单一的、定制的仿真程序向多学科综合的、适应各种需要的综合的仿真环境发展。本文从航空发动机系统级仿真的角度对国内外近年来在相关仿真软件和系统开发方面的工作做了简要概述和总结。并结合当前航空发动机系统级仿真的现状以及计算机仿真理论的发展,探讨了未来航空发动机系统级仿真的发展趋势。
基于AMESim的航空发动机防喘调节器性能仿真研究
任新宇, 郭迎清, 姚华廷
2004, 19(4): 572-576.
摘要 PDF(556KB) icon1494 icon452
摘要:
某型航空发动机在试车过程中多次出现防喘过程发生爆燃、富油等异常现象。为解决这一问题,本文利用AMESim软件对航空发动机防喘切油过程进行了动态仿真。仿真结果表明:应用AMESim语言能较好的解决液压系统动态仿真问题,发动机防喘切油过程异常的主要原因是切油过程油压变化过于剧烈导致发动机燃烧室燃烧不稳定,适当修正防喘调节器主、副油路节流嘴直径可以使这一现象得到改善。
航空发动机的一种Volterra级数非线性动态模型
宋志平, 程礼, 魏瑞轩
2004, 19(4): 577-580.
摘要 PDF(323KB) icon1580 icon413
摘要:
研究航空发动机的非线性动态模型的建立问题。利用Volterra级数对航空发动机的动态过程进行描述,建立非线性模型,提出了模型的辨识算法。利用某型涡扇发动机的动态仿真,进行了发动机Volterra模型辨识及验证。结果表明,Volterra模型可以描述发动机从慢车与最大间的动态过程。

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