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2007年  第22卷  第6期

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首届试验仿真与数据挖掘测试与分析会议（624）
Operating characteristics of a high radius pre-swirl cooling system
P. New, P. R. N. Childs
2007, 22(6): 849-858.
摘要 PDF(462KB) icon1307 icon390
摘要:
An experimental investigation into pre-swirl effectiveness and receiver hole discharge coefficient characteristics for a high radius injection pre-swirl cooling systems was carried out on a physically representative experimental rig with a 450 mm diameter rotor.The receiver holes and pre-swirl nozzle were located at a radius of 181 mm and 180 mm respectively.The experimental work was mainly conducted at 5 000～12 000 r/min,4 bar absolute pressure and 1.132 kg/s air supply.The maximum air supply temperature was 190 ℃.Pressure and temperature distributions in the pre-swirl system were examined with an emphasis on the velocity effectiveness of the pre-swirl system as a whole and on the discharge coefficients of the rotating 'receiver holes' in the rotor.The results showed that the velocity effectiveness increased with increasing swirl ratio resulting in reduced blade cooling flow temperature.Different seal flow configurations caused very different effectiveness at different speeds,but outflow through the inner and outer seals always gave the highest effectiveness compared other configurations.Increasing the seal flow rate reduced the effectiveness.For the coefficient of discharge,except for the low speed range,it increased with increase in swirl ratio for most speeds.
微波瓣燃烧器中流向涡混合数值研究
刘友宏
2007, 22(6): 859-863.
摘要 PDF(1007KB) icon1487 icon399
摘要:
为了检验波瓣喷管下游流向涡能否促进燃烧, 对尺度为毫米量级的微波瓣喷管混合燃烧器中流向涡的行为进行了数值模拟研究.研究发现, 微波瓣喷管燃烧器中远没有微波瓣喷管混合器中非常强烈的流向涡形成和发展, 造成差别的根本原因在于本该形成流向涡的主次气流接触界面变成了燃烧火焰的锋面, 燃烧反应气流体积的急剧膨胀使流向涡环量迅速耗散衰减.另外, 流场计算结果显示在4波瓣和8波瓣微喷管燃烧器中主次流接触初期有较明显的流向涡生成、发展和很快消失, 而在12波瓣微喷管燃烧器中基本没有明显的流向涡形成和发展.但是, 对比模拟表明, 在同样边界条件下12波瓣微喷管混合器中却有非常明显的流向涡的形成和发展.
结构参数对敞口型离心喷嘴动态特性的影响
杨立军, 富庆飞, 张向阳, 王永涛
2007, 22(6): 864-868.
摘要 PDF(341KB) icon1554 icon492
摘要:
为了研究敞口型离心喷嘴结构参数及工况参数对其动态特性的影响, 以RD120预燃室煤油喷嘴的大致结构尺寸为参考, 设计一组算例进行了计算.计算结果表明:敞口型喷嘴内的流量相对振幅会随振荡频率的增加而下降, 滞后相移随振荡频率的增大而单调增加.压降越大, 流量相对振幅越大, 相移越小.具有较大几何特性A和旋流腔长径比的敞口型离心喷嘴可以阻尼掉更多的流量振荡.敞口型喷嘴的滞后相移会随旋流腔长度的增大而线性增大, 据此可以调节切向入口的轴向间距来滤除某一频率的振荡.
脉冲爆震发动机尾喷管的实验
范玮, 严传俊, 李强, 胡承启, 叶斌
2007, 22(6): 869-872.
摘要 PDF(300KB) icon1526 icon534
摘要:
选取3类10种有代表性的脉冲爆震发动机尾喷管进行了试验.研究结果表明, 各种喷管对性能均有提高;对每类喷管均存在一最佳面积比, 使推力增益最大;在受试的尾喷管中, 收敛-扩张喷管增益最大, 达24%;填充系数对喷管性能增益影响甚微.
中心进气转静盘腔的流量分配特性试验
罗翔, 徐国强, 蔡毅, 陶智, 丁水汀
2007, 22(6): 873-876.
摘要 PDF(291KB) icon1341 icon471
摘要:
采用实验方法, 对具有中心进气、两个出口的盘腔系统的流动特性进行了研究.获得了静盘与转盘间隙以及转盘外缘小孔的冷气流量.结果表明:盘面出流孔的流量随总流量或转速的增加而增加, 该流量与总流量的流量比随总流量的增加而降低, 随着转速增加而增加.盘面出流孔数量为原出流孔数量的一半时, 流出流量也近似是原流出流量的一半.
便携式蒸汽压缩制冷系统的熵产分析
钟晓晖, 张行周, 吴玉庭, 杜春旭, 马重芳
2007, 22(6): 877-880.
摘要 PDF(1059KB) icon1292 icon519
摘要:
介绍了基于微电子机械系统(MEMS)所研制的便携式制冷系统, 并分析了随着制冷系统尺寸的减小系统各个部件熵产率的变化情况.尽管没有对熵产做定量评价, 但是可以得出压缩机是便携式制冷系统中最难微型化的部件, 便携式制冷系统成功运转的关键就是微型压缩机的研制, 而且必须尽量减少蒸发器的冷量损失.
加力燃烧室中缝式稳定器技术研究
张孝春, 李江宁, 徐兴平, 刘涛, 钱壬章, 杜一庆
2007, 22(6): 881-887.
摘要 PDF(1036KB) icon1402 icon575
摘要:
提出了一种加力燃烧室新型中缝式稳定器.冷、热态试验研究表明中缝式稳定器具有结构简单、重量轻、低流阻、高燃烧效率、宽广的稳定工作范围等综合性能.利用PIV激光流场测试技术研究了中缝式稳定器尾迹流场, 揭示其良好的燃烧性能取决于回流区结构和特殊的旋涡脱落方式.
凹腔驻涡模型燃烧室内涡的演化发展
樊未军, 孔昭健, 邢菲, 甘志文, 杨茂林
2007, 22(6): 888-892.
摘要 PDF(1109KB) icon1676 icon438
摘要:
使用大涡模拟对凹腔内双驻涡冷态流场进行了分析研究.结果发现, 在主流、前后壁面射流的情况下, 凹腔在某些特定几何条件下会产生准周期生成和破碎的驻涡, 同时研究了凹腔内准周期驻涡的生成发展的过程, 得到了影响凹腔内涡演化的新结果.
底部封闭竖直细管内纳米流体的沸腾特性和临界热通量
吕伦春, 刘振华
2007, 22(6): 893-897.
摘要 PDF(784KB) icon1638 icon575
摘要:
以水-氧化铜纳米颗粒组成的纳米流体为工质, 对底部封闭细小圆管内的沸腾特性以及临界热通量进行了实验研究.结果表明:沸腾时管内纳米流体的浓度不随加热时间长短而改变, 沸腾液体的纳米颗粒除微量吸附在管壁外, 其余全部被蒸汽携带走, 同时吸附层厚度到了一定程度就不再变化.相对于纯水而言, 随着纳米浓度的增加, 纳米流体的沸腾特性有所劣化, 这主要是因为纳米颗粒吸附在管壁上, 减小了壁面粗糙度, 从而减小了液体和壁面的接触角.随着纳米浓度的增加, 纳米流体的临界热通量也随之增加.纳米流体的临界热通量不仅与管长与管径比有关, 而且还与纳米浓度有关.
自动控制
A GPA diagnostic system foraeroengine applications
Yi-GuangLi
2007, 22(6): 898-908.
摘要 PDF(971KB) icon1623 icon457
摘要:
In this research, a GPA(Gas Path Analysis) diagnostic system enhanced with GPA Index is described for gas path sensor and component fault diagnosis.A method of measurement correction is used in order that the measurement data obtained at un-standard ambient and operating conditions can be used for diagnostic analysis.The developed diagnostic system has been implemented into a Cranfield University gas turbine performance and diagnostic analysis software PYTHIA for gas turbine performance degradation analysis.The developed method and software have been applied to a model aero gas turbine engine to test the effectiveness of the system.The analysis shows that the developed diagnostic system can diagnose degraded sensor and components effectively using performance deviation measured at un-standard ambient and operational conditions.Theoretically, the idea of the diagnostic approach can be applied to different gas turbine engines.
航空发动机ZP/LTR方法稳定性分析及改进
杨刚, 姚华
2007, 22(6): 909-914.
摘要 PDF(1511KB) icon1438 icon453
摘要:
分析了零点配置/回路传函恢复(ZP/LTR)方法稳定性, 给出并证明了其稳定性条件.但该条件较为苛刻, 限制了ZP/LTR方法的应用.为了对ZP/LTR方法改进, 在设计过程中引入了Kal man滤波器, 通过选取特殊的参数, 使Kal man滤波器回路逼近并取代原目标回路, 从而在保留ZP/LTR方法性能的同时, 通过保证Kal man滤波器回路的稳定性保证了最后闭环系统的稳定性.给出并证明了改进后的ZP/LTR方法的稳定性条件, 指出改进后的ZP/LTR方法的稳定性条件较为宽松, 拓宽了原ZP/LTR方法的应用范围.
空天飞行器的鲁棒自适应模糊轨迹线性化控制
张春雨, 姜长生
2007, 22(6): 915-922.
摘要 PDF(473KB) icon1744 icon505
摘要:
提出了鲁棒自适应模糊轨迹线性化控制(RAFTLC)方法并应用于空天飞行器(ASV)飞行控制系统设计.根据系统的先验知识, 设计出标称模糊系统对系统的未知干扰和不确定进行估计, 并通过鲁棒自适应控制项来克服标称模糊系统逼近误差和权值误差的影响.标称模糊系统逼近误差和权值误差的界在线调整.采用Lyapunov方法证明了闭环系统的所有信号一致最终有界.最后利用提出的控制方案设计了ASV飞行控制系统, 并在高超声速条件下进行了仿真验证.仿真结果表明了控制方案的有效性和鲁棒性.
基于PSO算法的航空发动机起动燃油控制
张东方, 李应红, 陈东林
2007, 22(6): 923-927.
摘要 PDF(1016KB) icon1734 icon486
摘要:
针对航空发动机起动过程燃油流量优化控制的实时性要求, 提出一种新的航空发动机起动燃油控制方法——基于粒子群优化（PSO）算法的非线性预测控制.该方法在建立最小二乘支持向量机（LS-SVM）预测模型的基础上, 运用PSO算法实现其滚动优化功能.经实例验证, 燃油流量经过PSO算法优化控制后, 高低压转子转速的超调量减小, 并且其稳定的时间比没有经过优化控制的要快上56 s.由仿真结果可知, 该方法可以用于航空发动机起动过程燃油控制, 当给定的约束条件足够精确时, 能以较高的精度计算出最佳供油规律.
小型无人直升机活塞式电喷发动机冲速段的控制策略
王小青, 黄一敏, 杨一栋
2007, 22(6): 928-932.
摘要 PDF(598KB) icon1853 icon490
摘要:
针对小型无人直升机使用的活塞式电喷发动机的冲速段特性, 给出了折线法的转速指令控制策略, 并与常用的固定斜率转速指令增量的方法进行比较。通过开车试验数据分析, 折线法能够有效地解决冲速段的富油和冲速问题, 实现冲速段的转速控制, 并且具备较强的鲁棒性。
叶轮机械
The role of AVDR in linear cascade testing
Bo Song, Wing F. Ng
2007, 22(6): 933-944.
摘要 PDF(1067KB) icon7340 icon2261
摘要:
Linear cascade testing plays an important role in the research and development of turbomachinery and is widely used over the world.The ideal cascade model of a turbomachinery blade row is two-dimensional.In actual linear cascade testing, the flow through the test section converges due to the development of the boundary layer and secondary flow along the sidewall surfaces of the test section.Axial velocity density ratio(AVDR) is adopted to account for the deviation of the tested cascade flow from the ideal 2D model.Among numerous published cascade works, the influence of AVDR on cascade performance is seen to be complicated with many affecting factors, such as those related to cascade/blade geometry and flow conditions.Also, controlling AVDR is limited by the facility capability.Furthermore, real blade-to-blade flow in turbomachines is usually associated with AVDR greater than unity due to limited span of blades between the hub and shroud such that cascade testing without reducing AVDR could be favored sometimes.All these facets add complexity and diversification to the matter.The current paper reviews previous studies and results on AVDR.Consolidated understanding on the role of AVDR and recommendations on how to deal with it in linear cascade testing are provided.
吸附式风扇/压气机技术的进展与展望
刘波, 南向谊, 王掩刚, 姜键, 靳军
2007, 22(6): 945-954.
摘要 PDF(1177KB) icon1661 icon632
摘要:
吸附式风扇/压气机是目前国内外高增压比压缩系统的一个重要研究方向.对其产生的背景, 研制的必要性, 技术特点以及研究动向进行了回顾和分析.这一技术的采用能够大幅度提高压比, 减少发动机的轴向长度和重量, 降低风扇的噪音;在做功能力增加重量减轻的同时, 能够增加飞行器的灵活性以及有效载荷, 从而减少燃油消耗.但是这种新型的结构也带来了强度、气弹稳定性等问题, 对此给出了一些分析结果和建议.
一种工程实用的多级轴流压气机特性二维数值计算方法
程荣辉, 雷丕霓, 刘波, 周拜豪, 周盛
2007, 22(6): 955-960.
摘要 PDF(1460KB) icon1737 icon456
摘要:
采用二维(轴对称)数学模型, 应用流线曲率法求解多级轴流压气机特性.各种不同因素对落后角和损失的影响以分量的形式表示.该方法通过了大量试验数据的校核, 具有较高的准确度.对一台多级轴流压气机的计算结果与试验数据的对比分析表明, 该方法能较好地预测多级轴流压气机的特性和非设计工况下级间参数的分布.
吹气型周向槽机匣处理扩稳机理的研究
张皓光, 楚武利, 吴艳辉, 邓文剑, 张夏
2007, 22(6): 961-966.
摘要 PDF(816KB) icon1373 icon451
摘要:
实验证明在周向环槽中加入切向吹气可以比原型处理机匣获得更大的稳定裕度.分别对带吹气型周向槽机匣处理与原型机匣处理的孤立转子进行全三维数值计算, 计算得到的总性能特性线同实验符合良好.通过详细地对比分析两种机匣处理的叶顶区域流场, 揭示了吹气型周向槽机匣处理比未吹气的原型机匣处理获得更大的稳定裕度和提高效率的机理.
气动热力学与总体设计
高超声速轴对称流道冷流特征及气动力特性研究
孙姝, 张红英, 王成鹏, 吕英伟, 程克明, 伍贻兆
2007, 22(6): 967-973.
摘要 PDF(614KB) icon1607 icon422
摘要:
对一种轴对称形式的高超声速飞行器全流道开展了风洞实验和数值模拟研究, 分析了不同来流总压、飞行攻角全流道的流场结构和气动力特性.研究结果表明:(1)一定范围内雷诺数的变化对全流道的流动结构和模型的气动力特性无显著影响, 因此所获得的风洞实验结果有望通过某种形式推广到飞行状态下使用;(2)飞行攻角对全流道的流动结构和升力系数有着显著影响, 但阻力系数的影响并不明显;(3)研究范围内来流马赫数的变化对全流道的流动结构有着一定影响, 但研究范围内, 阻力系数随马赫数的变化幅度较小;(4)由于轴对称流道的浸润面积较大, 研究范围内该类飞行器的摩擦阻力在全机阻力中占据了较大的比重, 设计状态下达全机气动力的62%;(5)与实验结果的对照表明, 所采用的数值模拟方法具有较高的精度.
倾转旋翼桨叶空气动力学/结构动力学多学科优化设计研究
彭名华, 蔡杰, 张呈林
2007, 22(6): 974-979.
摘要 PDF(540KB) icon1611 icon510
摘要:
采用了多学科设计优化方法, 根据涡流理论建立了倾转旋翼桨叶空气动力学分析模型, 利用CATIA, ANSYS和ADAMS等软件分析倾转旋翼桨叶结构动力学特性, 采用iSIGHT多学科设计优化软件集成空气动力学和结构动力学分析模型, 建立起倾转旋翼桨叶空气动力学/结构动力学多学科设计优化系统, 进行多学科设计优化研究.并以倾转旋翼机XV-15的桨叶为算例, 进行设计优化, 结果表明提出的倾转旋翼桨叶空气动力学/结构动力学多学科设计优化方法是可行和有效的.
温度边界层对壁湍流多尺度相干结构的影响
田砚, 姜楠
2007, 22(6): 980-985.
摘要 PDF(382KB) icon1581 icon559
摘要:
用热线风速仪以高于对应最小湍流时间尺度的分辨率精细测量了风洞中壁面加热平板湍流边界层不同法向位置流向速度分量的时间序列信号, 与常温情况相比, 热对流加速了壁湍流中流体的动量、质量和能量的交换, 加快了湍流边界层的发展;用子波分析方法研究了壁面加热对壁湍流多尺度相干结构喷射和扫掠条件相位平均波形的影响, 显示热对流明显增大了缓冲层相干结构扫掠过程和喷射过程的强度, 是增强壁湍流中流体的动量、质量和能量交换的根本原因.
复杂积冰翼型气动性能分析
陈科, 曹义华, 安克文, 李栋
2007, 22(6): 986-990.
摘要 PDF(681KB) icon1343 icon438
摘要:
为了克服复杂外形难以划分结构化网格的问题, 采用结构/非结构混合多块网格对复杂积冰翼型的气动性能-进行了分析计算.在靠近积冰边界的内层采用了非结构网格, 在非结构网格外采用结构化网格以节省存储空间和计算时间.不同类型网格之间采用了点点对接的方式以简化通量重构的处理方式.整个流动区域采用SST湍流模型, 求解了雷诺平均N-S方程.数值计算结果表明结构/非结构混合多块网格在复杂积冰翼型气动性能计算上的可行性, 积冰对翼型的气动性能造成了严重的影响.
大飞机动力
中长寿命轮盘应力寿命及可靠性分析方法
杨剑秋, 陆山
2007, 22(6): 991-995.
摘要 PDF(1346KB) icon1571 icon534
摘要:
针对轮盘榫槽结构理论应力集中系数难确定、采用传统应力寿命法估寿误差大问题, 提出一种改进应力寿命预估法.改进方法包括:提出应力修正系数概念和一种适用于轮盘榫槽结构的理论应力集中系数确定方法, 以及应力比修正方法.一旦确定了试棒的应力修正系数, 改进应力寿命法可采用光滑棒试验数据预估复杂结构寿命, 并考虑应力集中影响.进而建立了基于改进应力寿命法的应力寿命可靠性分析方法, 并对某风扇盘进行了疲劳寿命可靠性分析, 计算概率寿命与试验寿命吻合良好.
双跨转子系统裂纹-松动耦合故障的非线性响应
罗跃纲, 闻邦椿
2007, 22(6): 996-1001.
摘要 PDF(1660KB) icon1516 icon444
摘要:
建立了带有裂纹-支承松动耦合故障的具有三轴承支承的双跨弹性转子系统的动力学模型, 并对系统裂纹、松动及其耦合故障对系统非线性动力学响应的影响进行了数值仿真研究.当只有裂纹故障时, 在亚临界转速和超临界转速区均有拟周期运动;当只有松动故障时, 在亚临界转速区为拟周期运动, 而在超临界转速区为混沌运动.当出现裂纹-松动耦合故障时, 松动故障的影响占主要地位, 同时有较大范围的周期3运动区间出现.随着裂纹深度的增加, 其影响作用逐渐增大.研究结果为转子-轴承系统故障诊断、动态设计和安全运行提供了理论参考.
等强度低损失阻尼凸肩的设计与应用
黄致建, 郝艳华, 张峻峰, 赵普扬
2007, 22(6): 1002-1006.
摘要 PDF(733KB) icon1487 icon436
摘要:
针对航空发动机叶片阻尼凸肩的工作特点, 建立一种具有等强度、流线型凸肩型面的凸肩结构设计方法, 并将该方法成功的应用于某高转速风扇叶片阻尼凸肩的结构设计中.应用结果表明, 其设计方法工程实用性强, 设计的凸肩结构具有重量轻、凸肩流道光滑、气流损失小、可靠性高等特点.
水平盘旋下裂纹转子的非线性响应
杨永锋, 任兴民, 秦卫阳
2007, 22(6): 1007-1012.
摘要 PDF(490KB) icon1543 icon439
摘要:
研究了裂纹转子在平飞和水平盘旋状态下的非线性响应, 建立了水平盘旋下裂纹转子的数学模型, 推导了转子运动方程.由结果发现:响应进入混沌的道路有拟周期环面破裂、周期3运动失稳和阵发性混沌进入混沌3条.水平盘旋一般会对系统的非线性响应起到抑制作用, 但是系统响应的振幅明显增大, 因此增大了转轴发生断裂和转子碰摩的可能性;并且, 水平盘旋会激起转子摆振临界转速分频附近的非线性振动.
过程分析与工程检验
区间数据回归分析方法
敖亮, 傅惠民
2007, 22(6): 1013-1017.
摘要 PDF(1569KB) icon1731 icon405
摘要:
提出区间数据回归分析方法, 建立区间数据回归方程, 给出回归系数的最佳无偏整体估计及其协方差矩阵.详细讨论了工程中常见的极值分布、Weibull分布和正态分布的等尺度和非等尺度(或异方差)线性回归分析.该方法可以将各个不同状态下的区间数据作为一个整体进行统计分析, 具有信息量大、精度高的特点.
动力传输
弹性支撑条件下裂纹齿轮体有限元模拟与仿真
邵忍平, 张延超, 黄欣娜, 曾泽君
2007, 22(6): 1018-1024.
摘要 PDF(1714KB) icon2020 icon471
摘要:
将齿轮与轴的装配支撑关系考虑为弹性支撑, 采用有限元数值分析ANSYS软件对故障齿轮的动力特性进行了模拟.研究了裂纹故障发生后齿轮动力特性的变化, 分析了不同大小和不同类型的故障对齿轮体动力特性的影响.结果表明:裂纹的大小和位置对动力特性都有影响, 但裂纹发生位置的影响要大于裂纹大小的影响, 即处于齿轮结构体中部的缺陷要比处于外边缘的缺陷对动力特性影响大.另外, 探讨了仿真时设置弹性支撑边界条件的方法, 并通过与固定支撑和自由支撑边界条件的比较, 给出了弹性支撑条件下分析结果的真实性和有效性, 为齿轮故障发生机理和诊断的研究提供了一种方法.

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