摘要:实验研究了一台采用正弯静叶的低速压气机在不同轴向间隙下的时序效应,详细测量了二级静叶出口的横截面流场.实验结果表明:随着轴向间隙的减小,时序效应未见明显变化,压气机扩压能力增强,输入扭矩随之增加,效率则呈现出先增大后减小的趋势,表明存在最佳周向间隙,同时喘振裕度有所下降.

摘要:发展了一种使用单斜热线探针测量有回流的三维复杂流场的方法,采用旋转探针技术来实现单传感器探针的三维速度场测量,并利用热线支杆尾迹的影响来判断流动方向.使用该方法对一台低速轴流压气机的旋转失速流场进行了测量,测量结果详细地显示了失速团中流动结构,验证了该方法在复杂流场测量时简单易用、精度高,并且可以处理有回流情况的流场,对于叶轮机内部复杂流场测量有良好的实用性.

摘要:基于三维非定常激盘模型,发展了一个可用于预测压气机动态失速特性及旋转总压畸变对压气机气动稳定性影响的三维非定常计算模型,并利用该模型计算分析了旋转总压畸变的幅值和旋转频率变化对一台双级低速轴流压气机性能和气动稳定性的影响.计算结果表明,旋转总压畸变的幅值和旋转频率对压气机的性能、动态失速过程特性和失速边界有强烈的影响;对应系统稳定裕度损失最大值的“危险”响应频率和旋转失速的传播频率比较接近;旋转总压畸变不会影响压气机失速始发的位置,始终是叶尖区域首先进入旋转失速.计算结果与现有试验数据的对比表明该模型比较可靠.

摘要:以低速单级压气机为研究对象,根据引气对压气机性能的影响机理设计了6种引气方案,通过数值模拟,讨论了引气对压气机总压升、稳定裕度的影响.结果表明:对于角区大分离的静子,在靠近吸力面的机匣上和叶片吸力面近轮毂区域同时引气可以以较小的引气量获得压气机总压升和稳定工作裕度的全面提升.研究结论有力地支持了空气系统气源引气与压气机流动控制相结合的研究理念.

摘要:介绍了某变循环发动机的高负荷跨声双级风扇的设计过程和设计结果,详细讨论了设计过程中关键参数的选取,采用基于S_2m流面的流线曲率方法和任意叶片造型方法进行了通流设计和叶片造型.为了提高风扇的效率和失速裕度,转子和静子的设计采用了掠形技术.三维数值模拟结果表明,双级风扇的性能参数除绝热效率外,均达到了设计指标的要求,并且在80%设计转速以上具有较高的峰值效率.

摘要:实验采用粒子图像测速仪PIV(particle image velocimetry)技术对风力机翼型尾迹的气动干扰进行了研究.针对尾迹对翼型前缘、叶背和叶盆的不同激励,对下游翼型的流场结构进行了分析.结果表明:有益的尾迹激励为不明显改变下游翼型主流区的非定常激励;当上、下游翼型处于相同攻角和适当轴向距离时,在翼型前缘的尾迹激励使得翼型的叶背分离得到明显抑制.

摘要:推导了含耗散函数项的总压输运方程,利用总压损失、熵增、耗散函数等参数分析某扩压叶栅流动与损失特性,探讨其损失产生机理.研究表明:栅内损失主要来源于叶片前缘附近、流道表面、尾迹区、分离区与主流交界区的流动耗散;分离区仅是高总压损失和高熵值的低能流体聚集区,而非高损失来源区;通过减小分离区以提高叶栅性能的控制方法本质是通过增加分离区的速度或减小分离区来减弱其与主流的剪切强度或减小强剪切作用区;控制叶片前缘附近附面层和马蹄涡的发展也是提高叶栅气动性能的途径之一.上述研究为叶栅流动损失控制研究提供了一种思路.

摘要:通过数值方法研究了由2级风扇、4级高压压气机及外涵组成的紧凑压缩系统的气动性能.探讨了双涵双轴压缩系统气动性能的评估方法及数值计算中相应的边界给定方法.通过对紧凑压缩系统的一体化数值模拟,分别获取了风扇及高压压气机的设计转速特性,并与设计值进行了对比,结果表明流量、压比、效率都达到了设计要求,而风扇失速裕度仅为7.8%,低于设计指标.对节流过程中流动分析表明,内涵节流时,压缩系统的失稳起始于高压压气机出口级;外涵节流时,风扇进口级叶尖泄露涡在通道激波作用下发生破裂,导致较大范围的堵塞,是压缩系统失稳的主要原因.

摘要:为了得到六管气动阀脉冲爆震发动机(PDE)的协调工作,在共用进气道条件下,主要采用离子探针技术进行了试验研究,同时对爆震波激波后燃烧波的传播速度进行了定量测量,并用压力传感器进行了试验验证.研究结果表明:在单管频率f=30Hz(总频率f=90Hz)时,六管PDE能够协调、稳定的工作;采用局部蒸发器改善燃油蒸发后,爆震管都达到了爆震波的传播速度.

摘要:分析和归纳了几种直通篦齿泄漏量工程算法的特点,在自由射流理论Vermes算法的基础上考虑壁面效应即运用二维壁面射流理论推导了直通篦齿透气效应残余动能因子,并与Vermes算法和数值模拟计算结果进行了对比.结果表明:篦齿齿腔内的射流流动为典型的壁面射流扩散过程,主流流速分布具有自相似性;采用二维壁面射流理论计算得到残余动能因子略高于数值模拟,计算精度较Vermes算法有很大提高.

摘要:利用峰值压力、最大压力上升率、燃烧百分率以及它们各自所对应的曲轴转角和相空间重构投影法评价小型二冲程航空发动机的燃烧循环变动.通过比较,认为燃烧百分率所对应的曲轴转角能更好地表征发动机的燃烧循环变动.针对发动机在中速和不同负荷条件下的燃烧循环变动分析,结果表明随负荷的加大,缸内燃烧的循环变动会变小,认为是负荷加大,气体的不均匀度减小占主因,循环变动减小.最后分析了发动机在高速时的燃烧循环变动,得出小型二冲程发动机在该转速的不同工况下的燃烧变动率均小于10%,发动机工作在正常范围内.为以后改燃烧航空煤油后的燃烧性能分析提供一种可参考对比的方法.

摘要:为预测飞机机翼结冰的形状,建立了一套采用时间步进法进行结冰过程数值模拟的方法.开发了一个软件框架用于使结冰模拟和网格更新全自动化.基于Messinger的质量和能量守恒方程建立了结冰热力学模型.采用了基于Spalart-Allmaras湍流模型在粗糙壁面的扩展模型来计算表面传热系数.提出了一种新的结冰生长方式.能预测霜冰、明冰及复杂双角冰冰形,并具有模拟长时间结冰的能力.与NACA 0012翼型的冰形试验数据对比发现,计算结果令人满意.

摘要:在已研究放大型针板内表面换热特性的基础上,在大尺寸低速回流风洞内,实验研究了5套真实尺寸针板实验件的整体冷却效果.研究结果表明:针板具有很好的冷却效果,孔间距与气膜孔径对冷却效果有很大影响,孔间距越小,气膜孔径越大冷却效果越好;扰流柱直径的变化对针板冷却效果影响较小;当吹风比一定时,主流速度的变化对针板冷却效果影响亦比较小,吹风比是影响气膜冷却效果的根本原因.

摘要:发展了一种用于微小型燃气轮机燃烧室的多孔蒸发管,燃油通过离心喷嘴供入蒸发管上游,空气经喷嘴下游的多个离散小孔进入蒸发管,燃油在蒸发管内与空气混合并蒸发.测试了离心喷嘴的喷雾特性,并主要对该多孔蒸发管的燃油蒸发率进行了实验.结果表明:对于这种多孔蒸发管,影响蒸发率的主要因素是进气温度和离心喷嘴的喷雾特性,当进气温度超过480K,煤油接近完全蒸发,雾化颗粒度越小,相对流速越大,蒸发完全程度越高.

摘要:在宽高比3.33的圆转矩形二元喷管的出口处安装下遮挡板,通过基于计算流体动力学/红外辐射(CFD/IR)数值模拟的方法来研究遮挡板结构对喷管壁面和尾焰的红外辐射强度的抑制效果.研究表明带狭缝气膜冷却的双层遮挡板对排气系统的红外辐射具有更为显著的抑制效果.

摘要:针对具有热态实验结果的Mark Ⅱ冷却叶片进行气热耦合计算研究,利用CFX求解器对非耦合与耦合算法进行了详细的分析和对比.结果表明,相比耦合计算及实验结果,由于非耦合边界条件的影响,采用施加平均壁面温度的非耦合计算存在较大的计算偏差.研究工作揭示了气热耦合计算的必要性及准确性.

摘要:根据金属疲劳断口具有几何分形特征,将Chaboche高周疲劳损伤模型推广到分数维空间,建立了综合考虑断口细观特征的髙周疲劳分形损伤演化模型.针对TC11钛合金电子束焊接接头,以载荷控制的疲劳试验为基础研究其高周疲劳性能;采用扫描电镜法(SEM)对断口微观特征进行定量分析,计算得到了各级载荷下疲劳断口的分形维数;通过对试验数据拟合,得到了疲劳损伤演化模型中的相关材料参数,从而建立了TC11焊接接头各级载荷下的分形损伤演化方程.

摘要:为提高某压气机封严篦齿盘均压孔的疲劳强度,根据均压孔的具体结构形式,设计了三种冷挤压强化方法:单侧多次挤压法、柱形头挤压法和T形头挤压法.用两种材料(不锈钢1Cr11Ni2W2MoV和镍基高温合金ЗП742)设计加工了带孔薄板模拟件,用上述三种强化方法对孔边进行了强化,同时进行了室温和高温两种温度下的高周疲劳对比试验.试验结果表明,对于薄板倒圆孔,T形头挤压工艺强化效果较好,可以有效提高薄板有孔模拟件的疲劳强度.

摘要:针对正态分布、对数正态分布、极值分布和Weibull分布等位置-尺度分布,提出一种同条件多组定数截尾试验的整体数据融合方法,能够对相同试验条件下的多组定数截尾试验数据进行综合分析,给出位置参数和尺度参数的整体融合估计,并在此基础上建立百分位值的点估计和区间估计.与传统方法相比,该方法具有信息量大、精度高的特点,能够进行极小子样的可靠性评定,解决了一个组别只有一个失效数据时产品可靠性的评定难题.

摘要:提出了描述空心风扇叶片几何特征的结构设计参数,并由此建立了空心叶片有限元分析模型,同时为适应优化设计的迭代过程,发展了一种能够自动更新空心叶片结构高质量有限元网格的方法.在对简化的设计变量进行合理假设和离散的基础上,将基于强度约束和质量最小化为目标的优化设计问题转化为寻求无约束多目标优化问题,并通过多轮数值正交试验设计的方法获得了空心叶片结构优化设计分析的帕累托最优解.

摘要:研究了利用结构周期对称性计算叶盘结构瞬态响应的方法.首先用ANSYS得到扩充扇区的刚度和质量矩阵,通过周期对称边界上节点的对应关系得到扩充扇区到基本扇区的转换矩阵.利用叶盘结构中各扇区所受载荷的特点,得到任意时刻载荷的空间分布,并对其进行Fourier展开,以得到周期对称模型的载荷.采用Newmark法进行时域积分,利用多波前法求解线性方程组.最后以一个叶盘结构的有限元模型作为算例,验证了文中方法的正确性和有效性.

摘要:通过发展的基于能量法的颤振数值预测方法得到了压气机转子叶片的颤振边界.将计算结构动力学(CSD)分析得到的叶片表面节点位移插值到耦合面的流体网格点上,并将设计的多层动网格技术应用于计算流体动力学(CFD)方法,实现叶栅振荡作用下的非定常分析,得到叶片表面的非定常气动功以及模态气动阻尼比.以某第一级压气机转子叶片为例,对比了不同振型、不同工况下的气动弹性稳定性,并最终在压气机转子特性图上给出了叶片的失速颤振边界.计算结果表明:所发展的数值预测方法可以用于分析压气机叶片的气动弹性稳定性,并通过模态气动阻尼比能够较好地给出压气机叶片的颤振边界.

摘要:建立了高速圆柱滚子轴承非线性动力学分析数学模型,并采用Newton-Raphson法对该模型进行求解,得到滚子轴承动态性能参数;分析了轴承在不同径向载荷作用下,不同角位置处滚子自转速度变化规律,得出滚子与套圈滚道间最小油膜厚度和接触载荷的分布情况.结果表明:轴承在转速一定时,随着径向载荷的增大,受载滚子数增多;较小的径向载荷导致受载区滚子打滑较严重,自转速度较低;受载区滚子与内圈滚道间最小油膜厚度小于与外圈滚道间最小油膜厚度.通过与大型分析软件SHABERTH算例计算结果进行对比和试验验证,表明对高速圆柱滚子轴承动态特性分析的方法准确可靠,简单合理,便于工程实际应用.

摘要:设计了性能参数相同的同极型和异极型径向磁悬浮轴承并应用于磁悬浮轴承转子试验系统,同时在轴向自由度分别采用有偏置和零偏置电流控制方式,通过试验系统的自由降速试验分析了不同径向磁悬浮轴承结构和轴向电流控制方式对支承损耗的影响.结果表明,同时采用径向同极型结构和轴向零偏置电流控制方式能有效减少磁悬浮轴承的能量损失,对提高全电航空发动机的效率有重要意义.

摘要:研究了基于接触有限元分析的斜齿轮精确齿廓修形设计,并进行了振动对比验证实验.在ANSYS环境下建立了精确的斜齿轮副接触有限元分析模型,并通过有限元接触分析,以直接提取的啮合线方向综合弹性变形作为齿廓修形设计的依据,精确确定了斜齿轮副的齿廓修形量及修形设计方案;根据所确定的齿廓修形设计方案,设计并建立了台架对比实验系统,进行了多种转速和载荷工况下的振动对比实验,并分析了齿廓修形设计方案的实际减振降噪效果和特点.研究表明:提出的斜齿轮精确齿廓修形设计方案是合理的,而且具有很好的减振降噪效果,两种评价指标下最大分别减振11.28dB和4.69dB.

摘要:在对人字型指尖气浮密封工作条件下激励形式分析及处理的基础上,建立了人字型指尖气浮密封系统的分析模型,并得到了人字型指尖气浮密封系统的动态泄漏率和动态气膜承载力的计算方法.以实际算例分析了人字型槽不同结构参数和工况参数对密封性能的影响规律.结果表明:人字型槽的各结构参数对密封的性能都有影响,其中,螺旋角的变化对密封性能的影响较为明显;在转子不平衡质量和支撑结构的径向游隙较小的情况下,随着转子转速的增加,密封性能提高.通过与参考文献中试验结果的对比分析验证了计算结果的合理性.

摘要:结合名义极限因子方法完全实现了可靠性分析与优化过程的解耦,使可靠性分析成为进行优化之前的预分析过程,而在预分析中采用的基于降维的可靠性分析技术,在一阶可靠度方法(FORM)获得的计算结果的基础上进行适量的数值计算就能够提高可靠性分析的结果.最后,以某涡轮盘结构优化为例对提出的方法可行性和效率进行了验证,结果表明:该方法在优化效率上比传统的双循环优化过程(DLP)方法要高,更接近确定性优化的水平.

摘要:为了深入理解全流量补燃循环发动机系统的特点,建立了全流量补燃循环发动机系统动力平衡模型,补充了压力平衡方程,研究了预燃室混合比对发动机系统参数的影响规律.研究结果表明:①富燃、富氧预燃室的混合比是相互匹配的,随着富燃预燃室混合比增大,富氧预燃室混合比减小,混合比组合的规律是保持富燃、富氧预燃室燃气做功能力的平衡;②随着富燃预燃室混合比增大,预燃室燃气温度升高,富燃预燃室燃气流量增大(富氧预燃室燃气流量减小),燃气做功能力增强,燃料泵(氧化剂泵)的扬程降低;③预燃室混合比直接决定了预燃室燃气温度,影响了预燃室燃气物性参数,参与了发动机系统的流量分配,控制了系统燃气做功能力,最终影响了泵的扬程.

摘要:在全流量补燃循环发动机系统动力平衡模型的基础上,研究了氢发汗冷却流量、燃烧室压力和燃烧室混合比对发动机系统参数的影响规律.研究结果表明:在发动机推力和喷管扩张比保持恒定时,①随着氢发汗冷却流量的增加,燃料泵扬程大幅度增大,氧化剂泵扬程小幅度减小;②当燃烧室压力在20MPa之前,泵的扬程增加与燃烧室压力的增加近似成线性;而在20MPa之后,燃烧室压力的增加很小,导致泵的扬程增加很大,燃烧室压力不宜超过20MPa;③随着燃烧室混合比的增加,燃料泵扬程呈线性增大,氧化剂泵扬程开始以较大幅度减小,之后以小幅度减小;因此燃烧室混合比不宜过小,取7左右较为合适.这些研究结果为全流量补燃循环发动机系统参数设计提供了合理的选择范围.

摘要:以液膜冷却结合辐射冷却的液体姿控火箭发动机为研究对象.采用一体化计算模型分析传热,同时应用有限元方法对给定温度条件的热结构进行了耦合分析,最后讨论了推力室在外压作用及温度载荷条件下结构的屈曲稳定性.计算结果与参考的试验结果接近,最高温度误差为3.67%,说明该一体化计算传热模型的有效性.考虑热载荷作用得到的屈曲载荷值较不考虑热载荷作用提高了大约5.7933%.该结果为工程设计提供了有益的参考.

摘要:为了获得内孔隔板脉冲固体火箭发动机的流场特点,基于该发动机的工作原理,利用商用计算流体动力学软件对第二级脉冲工作时不同时刻的流场进行数值模拟.在纯气相和气固两相条件下,从压强、马赫数和温度三个角度对仿真结果进行分析,总结出了内孔隔板脉冲固体火箭发动机在纯气相和两相时的流场特点.即压强分布相似,马赫数和温度场存在滞后现象,且固体颗粒对喷管扩张段的作用集中在壁面附近,进而对内孔隔板脉冲固体火箭发动机的部件设计提供了参考.

摘要:基于非结构动态嵌套网格方法,通过求解三维非定常Euler方程对悬停共轴双旋翼直升机的复杂流场进行了数值模拟研究.双旋翼之间的干扰使得两者的拉力性能下降,上旋翼对下旋翼的干扰程度远大于下旋翼对上旋翼的影响程度.下旋翼处的下洗速度比单旋翼的要大得多,而上旋翼的下洗速度比单旋翼的略大一些,几乎相同.桨叶总距角增加,则下洗速度和拉力系数增加.双旋翼之间距离增加,则上旋翼拉力系数增加,下旋翼拉力系数减小,总拉力系数减小.

摘要:为使涡轮/冲压组合发动机能在宽广的飞行高度、速度内飞行,设计一种组合发动机可调进气道气动结构.编制带黏性修正激波系结构预估程序,实现不同来流马赫数及来流攻角下,进气道内激波系结构布置及强度预估,并指导进气道可调楔板尺寸选取.考虑进气道附面层抽吸后,对来流在马赫数为1.6~4.0范围内,-2°,0°和+2°三种攻角下进气道二维流场进行数值计算,流场结构与二维带黏性修正激波系结构预估程序计算结果非常吻合,得到进气道在各工况条件下气动性能,分析了来流马赫数及攻角对调节规律及进气道性能特性的影响规律.

摘要:针对倾转旋翼飞行器悬停和小速度前飞的直升机飞行模式下旋翼下洗流对机翼的气动干扰影响,建立了一个机翼向下载荷的计算模型.该模型中,最关键的是建立旋翼对机翼的气动干扰面积模型.此模型考虑了倾转旋翼飞行器几何尺寸条件、发动机短舱倾转角和飞行状态等参数.最后将此模型集成到XV-15倾转旋翼飞行器飞行动力学模型中,进行配平计算,配平结果表明该倾转旋翼飞行器旋翼对机翼气动干扰产生的向下载荷模型是合理和有效的,适用于倾转旋翼飞行器的飞行动力学研究.

摘要:用Simulink仿真工具,建立了某涡轴发动机及执行机构的数学模型,对涡轴发动机数控系统的稳态控制规律、加减速控制规律、关键传感器故障后的容错控制规律进行了仿真研究,提出了涡轴发动机控制的完整解决方案.仿真结果表明,该控制方案能在无故障和有故障的情况下,保证控制系统稳定工作,并具有较好的稳态和动态性能.