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2008年  第23卷  第8期

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首届试验仿真与数据挖掘测试与分析会议（624）
内通道交错横流对气膜冷却效率的影响
白江涛, 朱惠人, 刘存良
2008, 23(8): 1353-1358.
摘要 PDF(1334KB) icon1393 icon453
摘要:
采用数值模拟研究了内通道横流对气膜流动和冷却特性的影响,参数变化范围:横流比Cr=0.39,0.78;吹风比Br=1,2;气膜孔长径比l/d=4,8.计算结果表明:①内通道冷气横流使得气膜孔内气流产生较强的涡旋,使得冷气射流的流动具有明显的非对称特征,引起表面气膜冷却效率分布不均;②横流比对表面气膜冷却效率分布影响较大,横流比越大,气膜孔内涡旋越强烈,气膜冷却效率分布越不均匀;③长径比较大时,气膜孔内气流较为规整,气膜覆盖区域较为狭小,气膜冷却效率分布更加不均;吹风比较大时,射流在主流通道上的附着较差,气膜冷却效率较低.
小型化催化重整煤油燃气发生器的数值模拟
侯凌云, 卢小丰
2008, 23(8): 1359-1363.
摘要 PDF(542KB) icon1409 icon434
摘要:
催化重整燃气发生器是在线产生氢气的有效途径,有助于碳氢燃料超燃冲压发动机的着火和燃烧.通过对新设计的小型化燃气发生器乳化煤油的燃烧及催化重整进行数值模拟,在计算结果和试验数据吻合基础上,分析了出口燃气的总体状态和影响催化重整各参数的变化规律,确定了研究涉及到的参数范围内的最佳工况点,并揭示了内部的燃烧状态和一些难测量成分含量变化趋势,从而进一步指导设计和试验.
叶片内部蒸汽冷却的数值模拟
童齐宝, 王锁芳
2008, 23(8): 1364-1369.
摘要 PDF(2195KB) icon1348 icon435
摘要:
在某燃气轮机第二级导向叶片的基础上,对叶片内部进行了设计并采用内部蒸汽冷却方式.采用非结构化网格和Realizable k-ε紊流模型,对同时带15°,30°和45°肋的叶片内外流场以及叶片本身进行了三维热耦合的定常数值模拟.热耦合采用在流固耦合面的热对流和固体导热来实现.内部冷却介质选用比空气热容大,粘度低的水蒸汽.结果表明:带肋的通道流场非常复杂,扰流肋的存在使各壁面的换热都得到了增强,相对于光滑通道换热显著,有明显的冷却痕迹,冷却效果明显;采用蒸汽冷却比用空气冷却效果要好;压力面温度普遍低于吸力面温度.
双旋流器单头部模型燃烧室冷态流场试验
韩启祥, 许铁军, 黄健
2008, 23(8): 1370-1374.
摘要 PDF(1010KB) icon1369 icon478
摘要:
利用PIV(Particle image velocimetry)技术对双轴向反旋旋流器、单头部、矩形模型燃烧室内的冷态流场进行了试验研究.分析了燃烧室的纵向截面、横向截面上的流场结构以及旋流器参数对回流区尺寸的影响.研究结果表明:双旋流燃烧室的流场为不规则的结构,中心轴上下两个涡不对称,各主燃孔气流穿透深度也不相同,流场中存在流向涡;减小一级旋流器流通面积、旋流数,或增大二级旋流器的旋流数,可增大回流区的尺寸,而增大二级旋流器流通面积,回流区的尺寸会减小.
利用小孔射流改善气膜冷却效率的数值研究
蒋永健, 何立明, 苏建勇, 于锦禄
2008, 23(8): 1375-1380.
摘要 PDF(1213KB) icon1526 icon445
摘要:
为了获得气膜孔下游放置一对射流小孔对气膜冷却效率的影响规律,采用数值模拟方法研究了不同吹风比下射流小孔出口位置尺寸不同时流动过程和冷却效率的分布情况,并与常规气膜孔冷却结构形式进行对比,以揭示小孔射流改善气膜冷却效率的作用机理.研究表明:在常规气膜孔下游开两个射流小孔后,两射流小孔分别产生一个较弱的与气膜孔反向涡对方向相反的反向涡对,反向涡对的相互作用减弱了气膜孔反向涡对的强度,使气膜的贴壁效果更好,提高了气膜孔的冷却效率.在各吹风比条件下,气膜孔下游有射流小孔时,冷却效率都有一定的提高,并且射流小孔间距较大时对两气膜孔中心线之间的横向平均冷却效率改善较大,吹风比较大时,效果更明显.
发散冷却控制烧蚀过程的数值研究
谢远远, 王建华
2008, 23(8): 1381-1386.
摘要 PDF(847KB) icon1297 icon536
摘要:
用数值方法模拟了发散冷却控制结构烧蚀的瞬态过程,同时考虑了线烧蚀和体积烧蚀两种现象对多孔介质骨架高温表面的质量损失和冷却效果的影响,并讨论了高温主流携带的热流强度、冷却介质注入的初始速度和温度、及多孔材料骨架初始温度在控制烧蚀过程中的作用.
环路热管的地面实验研究现状
林贵平, 李楠, 张红星
2008, 23(8): 1387-1396.
摘要 PDF(1793KB) icon1684 icon438
摘要:
环路热管技术是目前航天器热控制领域内最前沿的热控技术,而双储液器环路热管更是凭借其正常工作不受蒸发器和储液器方位限制成为航空和民用领域的研究热点.分析了环路热管及双储液器环路热管的地面实验研究现状;对可视化实验研究成果进行了总结分析;针对目前关于环路热管在某些方面的传热机理和运行特性的研究还不够深入,提出在稳态、动态、主动控温等方面还需进行大量的可视化实验研究,对一些既往的理论和猜测还有待可视化的验证.
超燃冲压发动机地面试验氢燃烧加热器流场数值模拟
王辽, 徐旭
2008, 23(8): 1397-1402.
摘要 PDF(1450KB) icon1473 icon467
摘要:
采用Fluent软件模拟超燃冲压发动机直联式地面试验用燃烧型加热器的内部流场,对设计的氢气多孔喷射和氢气单孔喷射方案分别进行了研究.计算结果表明:加热器出口流场均能满足设计总温为1900K,马赫数为1.85的要求,而氢气单孔喷射方案优于氢气多孔喷射方案.计算中也发现了这两种设计方案中存在的不足.
直通篦齿静止衬套上磨损槽对泄漏特性影响的数值研究
纪国剑, 吉洪湖
2008, 23(8): 1403-1408.
摘要 PDF(946KB) icon1434 icon471
摘要:
对静止耐磨衬套环面上矩形磨损槽的直通篦齿封严结构的泄漏特性进行了数值研究,分析了磨损槽的结构尺寸和篦齿相对位置(轴向和径向)的影响.与普通无槽直通篦齿结构相比,齿尖磨损槽的存在改变了节流后射流的运动方向,降低了透气效应,而且磨损槽结构尺寸和相对位置的变化直接影响到齿尖节流位置和节流面积的变化,对篦齿封严性能影响较大.
碳纳米管悬浮液强化重力型平板热管性能的实验
赵杰, 熊建国, 刘振华
2008, 23(8): 1409-1412.
摘要 PDF(554KB) icon1391 icon449
摘要:
以带有微槽道强化传热面的小型重力型平板热管蒸发器为研究对象,以水-多壁碳纳米管(CNT)组成的纳米悬浮液为工质,在不同运行压力和不同悬浮液质量浓度下对热管蒸发器的沸腾换热特性以及临界热通量(CHF)进行了实验研究.研究证明:以水-多壁碳纳米管组成的纳米悬浮液可以明显地强化重力型平板热管蒸发器的换热特性.沸腾换热系数强化率和CHF强化率随压力降低而大幅度增加.悬浮液质量浓度对沸腾换热系数和CHF也有重要影响,在低质量浓度时,沸腾换热系数和CHF随质量浓度增加而缓慢增加.但是在质量浓度超过2.0%时,质量浓度的影响基本消失.
大飞机动力
气体润滑轴承-转子系统非线性动力学特征的实验
陈策, 杨金福, 聂超群
2008, 23(8): 1413-1419.
摘要 PDF(1671KB) icon1288 icon468
摘要:
对高速气体润滑轴承转子系统进行了稳定性试验研究.通过轴心轨迹、频率耦合三维图、频谱和分叉图,分析了系统非线性行为特征.实验证明气体润滑轴承-转子系统中的气膜涡动是系统非线性失稳的主要原因,气膜涡动导致的倍周期分叉是系统进入混沌振动的必由途径.通过调整系统固有频率和气膜润滑涡动频率之间的耦合关系,使得失稳转速远离设计转速;以及利用试验中所证实的混沌"有界"性质,有效的控制振幅,将是提高转子-轴承系统非线性稳定性的新途径.
滑动轴承-转子系统的稳定性研究
杨金福, 杨晟博, 陈策, 王永军, 吴文峰
2008, 23(8): 1420-1426.
摘要 PDF(2433KB) icon1477 icon506
摘要:
根据滑动轴承流固耦合运动的载荷平衡方程,阐明了轴承油膜与转子相互耦合作用的失稳机理,结合轴系涡动耦合频率激振与非线性耦合振动频率之间的耦合特性,提出了一项轴系耦合调频的新技术.通过对轴承油膜涡动、谐振等自激耦合振动现象的实验研究,给出了轴系非线性动力学行为的典型特征与稳定性判别的准则,同时也为实现轴系非线性振动的有效控制提供了相应理论及试验的依据.
倾转旋翼机传动系统多状态响应特性研究
缪君, 王三民, 宁嵩
2008, 23(8): 1427-1431.
摘要 PDF(719KB) icon1522 icon451
摘要:
以倾转旋翼机发动机短舱内的传动系统为研究对象,根据设计的传动结构建立了它的动力学模型和动态响应方程,分析了倾转旋翼机旋翼在起降、巡航和过渡三种状态下的激励特性,并针对三种状态下旋翼激励的特点对传动系统动态响应进行了数值求解,最后研究了传动系统中齿轮啮合的动载系数的变化特点,并对系统的共振频率进行了探讨.研究工作对倾转旋翼机的传动系统的可靠性分析和动态优化设计等均有参考意义.
基于乏信息系统的本征融合技术
王雅红, 夏新涛, 王中宇
2008, 23(8): 1432-1437.
摘要 PDF(770KB) icon1475 icon453
摘要:
提出基于乏信息系统的本征融合技术以模拟小样本条件下的未知分布.采用隶属函数法、最大隶属度法、自助法、灰自助法、算术平均值法和最大熵法等多种数学思想,从不同侧面分析各个个体的特征信息并进行融合,推断出总体的概率分布.滚动轴承噪声的试验研究表明,本征融合技术可以有效地模拟乏信息系统的概率分布.
基于接触有限元的面齿轮传动弯曲强度研究
郭辉, 赵宁, 方宗德, 沈云波
2008, 23(8): 1438-1442.
摘要 PDF(1557KB) icon1792 icon451
摘要:
为了获得真实的面齿轮过渡曲面,推导了当插齿刀顶部为圆角时的过渡曲面方程.针对面齿轮齿面结构的特殊性,提出了有限元模型的"网格筛选法",纠正了单元形状的扭曲现象.以轮齿接触分析(TCA)为基础,采用三维接触有限元方法计算了面齿轮副的啮合过程中及其它参数变化时弯曲应力的变化.计算发现名义压力角参数和面齿轮轴向调整对弯曲强度都有重要影响.
水平集法在多相材料细观结构优化中的应用
孙杰, 宋迎东, 孙志刚, 高希光
2008, 23(8): 1443-1448.
摘要 PDF(2151KB) icon1133 icon393
摘要:
利用高精度通用单胞模型将多相材料的细观拓扑结构和宏观力学性能联系起来,将一个单胞离散成有限个单元,通过单元中材料的有无来描述细观结构,利用水平集法将这个离散变量的拓扑优化问题转化为连续变量的形状优化问题,从而实现了多相材料的细观结构优化.以一种多相材料结构为例进行了细观结构的优化,并获得了具有负泊松比的特性,从而验证了所提出方法的合理性.
一种改进的转子系统临界转速调整方法
王东华, 刘占生, 窦唯
2008, 23(8): 1449-1454.
摘要 PDF(1635KB) icon1337 icon453
摘要:
针对转子系统的临界转速最优化调整问题,在详细分析已有方法的基础上,提出一种改进的优化调整方法,以调整量最小为目标函数,达到预先给定的临界转速为约束条件,推导了优化调整模型,无需进行修正处理,简化了优化流程.对某转子系统进行最优化调整的计算结果表明,该方法不仅可得到满足要求的最优解,而且能有效的减少计算耗时.
三维五向编织复合材料导热性能的有限元分析
李典森, 卢子兴, 刘振国, 李仲平
2008, 23(8): 1455-1460.
摘要 PDF(1687KB) icon1918 icon470
摘要:
根据三维五向编织复合材料的细观结构模型,分别假设编织纱线和轴纱具有六边形和正方形横截面,建立了计算三维五向编织复合材料导热性能的有限元模型.采用有限元方法,设定合理的边界条件,计算了三维五向编织复合材料的横向和纵向热传导系数,并与三维四向编织复合材料的热传导系数进行了比较,分析了编织角和纤维体积含量对热传导系数的影响规律.此外,还确定了材料内部的温度、热梯度及热流量的分布,为材料热力耦合问题的分析奠定了基础.
刷式密封二维模型数值计算
王之栎, 梁小峰, 黄其武
2008, 23(8): 1461-1465.
摘要 PDF(1339KB) icon1312 icon415
摘要:
应用计入刷丝变形影响的各向异性多孔介质模型,用阻抗力表示刷丝对流动介质的阻碍作用,并将其作为Navier-Stoke方程的源项,以有限体积和SIMPLE算法为基础建立计算模型.通过流场计算,得到刷式密封的压力分布、速度分布以及泄漏量等.并根据计算结果分析结构和工况参数对刷式密封性能的影响.比较分析表明所述方法在刷式密封分析中具有实用价值.
气动热力学与总体设计
二维扩压叶栅非定常涡面分析
周晓勃, 侯安平, 周盛
2008, 23(8): 1466-1473.
摘要 PDF(2076KB) icon1420 icon465
摘要:
轴流压气机内流动是典型的非定常旋涡流动,而现有压气机分析设计体系在定常假设下以流场空间结构为对象.研究压气机内真实流动的途径之一是分析流场时空结构.把转/静叶片交错排列简化为单叶片排,再简化成2-D扩压叶栅.从叶栅非定常涡面的角度来描述非定常旋涡流场时空结构.作为举例,利用合成射流控制涡面演化,改善流场时空结构.此涡面简化模型可为进一步研究叶轮机叶排间干扰复杂流场的时空结构提供分析工具.
提高Spalart-Allmaras湍流模型对分离模拟能力的研究
马威, 王丹华, 陆利蓬
2008, 23(8): 1474-1479.
摘要 PDF(893KB) icon1939 icon469
摘要:
为了提高Spalart-Allmaras湍流模型对分离的模拟能力,提出了两种改进方法.第一种是根据模型特点而提出的提高对雷诺正应力的模拟精度,第二种是基于湍流特性的理论分析而提出的对模型生成与耗散的关系进行修正.研究结果表明:第一种方法,由于没有明显提高对雷诺正应力的模拟精度,从而并没有提高模型对分离流动的模拟能力;第二种方法,由于改进了模型对强非平衡湍流的模拟能力,从而明显地提高了模型对分离流动的模拟精度.
钝体/阻流孔式气动阀工作机理及流阻特性研究
李海鹏, 何立明, 李天亮, 蒋永健, 武卫
2008, 23(8): 1480-1485.
摘要 PDF(1065KB) icon1390 icon457
摘要:
针对脉冲爆震发动机的工作特点构思了一种钝体-阻流孔式气动阀,对该气动阀的工作机理进行了分析,通过二维数值方法初步研究了该气动阀的流场分布情况及流阻特性.结果表明:该气动阀具有良好的单向性,出口压力为100kPa时,该气动阀在来流压力100kPa
应用非均匀B样条拟合涡轮发动机部件特性
隋岩峰, 张志强, 赵军
2008, 23(8): 1486-1489.
摘要 PDF(600KB) icon1556 icon461
摘要:
为了使气动热力模型更好的逼近涡轮发动机,应用成熟的非均匀B样条来拟合部件特性.这种方法既可以保证发动机计算的整体性能也大大提高了其局部特性的准确性.单轴涡喷发动机的算例证明了方法的有效性.
叶轮机械
自由流湍流度对某低压涡轮级气动影响的数值研究
罗华玲, 乔渭阳, 许开富, 李伟
2008, 23(8): 1490-1497.
摘要 PDF(1797KB) icon1335 icon454
摘要:
基于Langtry-Menter转捩模型,定常求解雷诺平均的三维粘性N-S方程组,数值研究了不同雷诺数工况下,自由流湍流度(FST)变化对某低压涡轮级流场及性能的影响,揭示了FST对该低压涡轮级叶片吸力面表面流动及涡轮级效率雷诺数效应的影响规律;并基于一种损失分离方法,细分了FST对该低压涡轮级内部各损失分量,如叶型损失、端壁边界层损失,叶尖泄漏损失的影响.
BVF在吹气控制压气机叶栅分离流中的应用
郭明, 郑晓宇, 周盛, 李秋实
2008, 23(8): 1498-1503.
摘要 PDF(753KB) icon1453 icon469
摘要:
结合边界涡量流(BVF),对叶片开缝吹气的方法控制扩压叶栅流动分离进行了数值模拟.结果表明,叶片开缝可有效的吹除附面层内的低速气流,从而弱化或消除流动分离,提升性能.对叶栅开缝位置、开缝角度及缝隙宽度等影响因素的组合研究,获得了最佳开缝方案.BVF气动分析显示,叶片吸力面上高的BVF正峰值是大尺度分离发生的预兆,最佳开缝位置在BVF正峰值之后,分离点前后的一段区域,通过选择合适的位置,可取得在最大工况范围的最佳效果.
民用大涵道比涡扇发动机叶轮机某些关键技术
邹正平, 李宇, 刘火星, 张正秋, 叶建, 李维, 陈竞炜
2008, 23(8): 1504-1518.
摘要 PDF(2604KB) icon1664 icon680
摘要:
结合国内外的相关研究工作,对大涵道比涡扇发动机叶轮机部分设计技术研究进展进行了总结和分析,从风扇/压气机设计技术、涡轮设计技术、流动及噪声控制和多学科耦合四个方面阐述了我国发展大涵道比发动机需要解决的部分叶轮机关键技术.
某小型涡扇发动机增压级设计与试验验证
丁建国, 邹学奇, 吴志青, 杨晶晶, 胡骏
2008, 23(8): 1519-1522.
摘要 PDF(773KB) icon1421 icon495
摘要:
采用经过试验验证的一维方案设计程序包以及与轴对称流设计程序相匹配的任意中弧线叶片造型程序,运用三维计算与一维、二维气动设计相结合的方法成功地完成了某小涡扇发动机增压级气动设计,并且单独设计和加工内涵两级增压级进行了试验验证,试验结果表明,该增压级具有宽广的高效率区和高喘振裕度,设计结果与试验结果吻合较好.
涡轮叶尖镶嵌肋条对泄漏流场的影响
李伟, 乔渭阳, 许开富, 罗华铃
2008, 23(8): 1523-1529.
摘要 PDF(1847KB) icon1514 icon420
摘要:
结合基于压力修正的采用雷诺应力湍流模型加壁面函数的三维计算流体力学程序,通过沿着叶尖表面加肋条以期减小叶尖间隙泄漏损失,对某一轴流涡轮转子叶尖表面镶嵌肋条对泄漏流场细节的影响进行了数值研究,并详细分析了不同肋条高度和肋条宽度对泄漏流场的影响.结果表明:肋条使得气流通过压力面肋条时出现分离形成回流区,阻碍泄漏流动,减小泄漏损失;肋条高度h对涡轮效率有较大影响,且有个最佳肋条高度值,在最佳肋条高度下涡轮效率提高0.13%;肋条宽度w对流场影响不大,但小肋条宽度形成较大的空腔,可以稍提高涡轮效率.
火箭发动机
液体火箭发动机基于主要目标的减损与延寿控制方法
刘洪刚, 魏鹏飞, 谢廷峰, 程玉强, 吴建军
2008, 23(8): 1530-1535.
摘要 PDF(1921KB) icon1402 icon458
摘要:
首先通过构造目标函数、提取约束条件与问题解的分析,对液体火箭发动机减损与延寿控制技术的优化问题进行了数学描述,然后以某大型液氧/煤油火箭发动机为对象,考虑其涡轮叶片为关键部件,研究了发动机起动过程减损控制律综合分析的主要目标法,并在不同的约束条件下,对实现不同意义下的减损控制进行了仿真计算.结果表明该方法可行且有效,能够有效实现系统性能与关键部件损伤间的权衡并实现预期的减损目标,结果为工程中液体火箭发动机的改进和优化设计提供了重要的参考价值.
SolidWorks二次开发在燃面计算中的应用
熊文波, 刘宇, 谢侃, 廖慧
2008, 23(8): 1536-1540.
摘要 PDF(677KB) icon1508 icon452
摘要:
以SolidWorks二次开发接口为基础,探讨了参数化设计在固体火箭发动机装药燃面计算中的应用.通过不同的药柱建模方法实现了固体药柱的装药计算,发展了一种更为简单准确的燃面计算方法.计算结果表明,理论计算和试验结果吻合得较好,能够较好地模拟固体药柱的燃烧过程,可以满足工程计算上的需要,为固体装药的燃面计算提供了新的思路和方法.
碳氢燃料超燃冲压发动机燃烧室控制试验
吴先宇, 陈晖, 刘睿, 丁猛, 王振国
2008, 23(8): 1541-1545.
摘要 PDF(721KB) icon1563 icon450
摘要:
设计了超燃冲压发动机燃烧室控制回路,采用基于可调气蚀文氏管的燃料流量调节系统动态调节燃料流量,根据反馈的推力和隔离段压强等测量数据进行燃烧室推力增益控制和燃烧室-隔离段干扰控制,并在直连式超燃冲压发动机试验系统上进行了推力单水平控制试验和推力多水平/燃烧室-隔离段交互控制试验.试验表明:燃料流量调节系统工作稳定,文氏管按指令行程作动,流量调节过程清晰;测量推力随流量变化基本上同步变化;对目标推力增益和燃烧室-隔离段交互的控制有效,并为进一步深入研究超燃冲压发动机燃烧室控制问题奠定了基础.
自动控制
基于反作用发动机推力的空天飞行器再入姿态飞行控制
钱承山, 吴庆宪, 姜长生, 周丽
2008, 23(8): 1546-1552.
摘要 PDF(716KB) icon1751 icon522
摘要:
研究了空天飞行器(ASV)再入跨大气层飞行时的姿态控制问题。在ASV跨大气层再入飞行时,通过反作用控制系统(RCS)中的反作用发动机推力产生控制力矩来控制ASV的姿态,以补偿气动舵面操纵失效或者部分失效而引起的控制力矩不足;随着空气密度的增加,气动舵面逐步介入控制系统,RCS随之逐步退出.由于快回路控制器产生进行姿态控制所需要的控制力矩,其通过相应的控制分配将控制力矩映射到作动器,为了减轻作动器的抖振,提出了利用基于区域模型的T-S模糊多模型控制方法设计快回路控制器,在跟踪期望角速度的同时,柔化控制信号.最后通过仿真验证了所提方法的有效性.

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