摘要:给出了某型涡扇发动机的清洗方式、时机及清洗系统初始设计参数;利用流场仿真验证技术,对清洗系统进行了仿真验证和参数优选,结果表明:清洗液与空气的质量百分比不大于3%时,喷入清洗液不会影响风扇的稳定工作;300μm左右的液滴用于清洗综合效果较佳;在系统其他参数相当的情况下,喷嘴喷雾锥角越大,液滴对风扇进口的径向覆盖越好;无法通过压气机流场仿真来确定喷嘴背压和清洗液流量对清洗效果的影响.

摘要:为确定厘米级微型涡轮发动机在相对较大功率、流量需求时的涡轮形式,基于某直径为12cm的微型发动机样机开展研究.估算了该样机整机环境下单级轴流涡轮的做功能力,并按参数优选规律设计了一台微型轴流涡轮,将之与该样机采用的微型向心涡轮对比,分析了两种叶轮在功率、效率及尺寸质量方面的差别.研究表明:在先进微型发动机压比提高(>4)的情况下,涡轮为了保持效率且满足压气机更高功率需求,轴流式必须采用双级方案,向心式单级即可满足要求;在压气机压比为4~6条件下,进一步对比双级轴流与单级向心方案的结果显示,当流量小于500g/s时,向心式具有尺寸质量优势,发动机能实现较高的推质比.针对厘米级微型发动机,在发动机压比较高且没有超出单级向心涡轮做功能力的范围时,向心涡轮方案是更好的选择.

摘要:通过应用系统工程建模工具SysML(系统建模语言),对反推力系统的使用场景进行建模,分别建立起反推力系统的用例图和顺序图模型.在使用场景模型的基础上,进一步应用HAZOP(危险和可操作性)分析方法对使用场景进行危险分析,得到了反推力系统在使用中可能存在的危险状态,并提出了相应的安全性要求.此方法应用表明,综合SysML和HAZOP的安全性分析是一种比传统的系统安全性分析更为有效的方法.

摘要:为了减小湍流流动问题的大涡模拟和直接数值模拟的入口湍流脉动边界条件对计算结果的影响,叙述了用于可压缩壁面湍流入口脉动生成的一种方法——“回收-调节”方法(recycling-rescaling method),叙述了这种方法的理论基础及简要推导过程,介绍了几种常用的“回收-调节”方法并指出了实现中的几个关键问题,分析了这种方法中存在的不足并对其应用进行了总结评述.该方法可为湍流、燃烧问题的大涡模拟和直接数值模拟方法的发展提供参考.

摘要:为了在声学计算中简化网格的处理,从而发展出适用于运动复杂边界问题模拟的计算格式,基于浸入式边界方法,提出了一种适用于无黏流动、无穿透边界条件的处理方法,并对一些简单的运动物体声辐射问题进行了数值模拟.数值结果与解析解得到了令人满意的对比,初步验证了所提出的研究方案的可行性.

摘要:针对高超声速内收缩进气道,以有旋特征线理论研究了一种型面压升规律可控的新型轴对称基准流场;结合流线追踪技术,以等压力梯度为例,探讨了一种圆形进口的内收缩进气道设计方法,并对三种不同压升规律的内收缩进气道性能进行了比较.结果表明,采用基准流场的内收缩进气道,能较好地保持基准流场的预定压升规律,从而拓宽了基准流场的选择范围,提高了型面设计的灵活性.针对所研究的三种压升规律,压力梯度逐渐增大的进气道其压缩效率最高,等压力梯度次之,压力梯度逐渐减小的进气道压缩效率最低.此外,研究发现,通过调整压升规律还可改变进气道的内外压分配,有助于实现此类进气道的宽马赫数范围工作.

摘要:在预处理Roe格式中加入可调参数,给出了一种低耗散预处理Roe格式,并分析了可调参数的取值规律.在极低速区,低耗散预处理Roe格式反应了流动的实际耗散;在与来流速度相近的区域,低耗散预处理Roe格式可以保证流场的稳定性.对低马赫数、低雷诺数定常圆柱绕流和低马赫数、高雷诺数NACA0012翼型绕流所做的数值实验,得到了比较满意的结果,表明这一改进对于低速流数值模拟是有效的.通过数值实验,发现计算格式的数值黏性对低速流动的计算结果有显著影响.

摘要:为模拟高声压级时微缝处涡声相互作用现象并计算微缝声阻抗,发展了一种离散涡模型.联合微缝离散涡模型和一维声传播模型,计算了微缝共振器的声阻抗和吸声系数.数值结果表明,微缝声学性质主要取决于涡脱落和脱落涡层的演化;共振器的吸声系数随着入射声压级的增加而增大;入射声波频率对共振器吸声系数有显著影响.研究结果和先前直接数值模拟的结果符合较好.

摘要:根据航空发动机相似工作状态原理和非线性系统平衡流形建模原理,提出一种适用于全飞行包线发动机性能仿真的换算平衡流形模型.首先,根据发动机各状态量的换算参数,对航空发动机平衡流形的概念进一步推广,提出换算平衡流形概念.然后,选取高压转子换算转速和飞行马赫数定义二维调度变量,对全包线发动机参量换算平衡流形进行拟合;并在换算参数意义下,建立某型涡扇发动机全包线换算平衡流形模型.最后利用该模型对不同条件下发动机转速调节过程进行仿真,并与发动机部件级非线性模型对比,检验了模型良好的计算精度和实时计算性能.

摘要:以一种基于旋流增益的强化换热技术为研究对象,对狭小受限的气膜孔内冷通道中气膜孔的流量系数开展了试验研究.试验中通过改变气膜孔雷诺数Re(4800~26000)、吹风比M(0.36~2.74)、无量纲冷却通道高度h/d(0.33~2.0)等参数,研究了狭小空间的几何结构、流动参数等对单排气膜孔平均流量系数C_d的影响,并得到了相关的经验准则关系式.试验发现:在主流雷诺数不变的工况下,随着气膜孔雷诺数的增加,流量系数逐步增加.在给定气膜孔雷诺数下,随着吹风比M的变大,气膜孔流量系数逐步增大.当h/d减小后,气膜孔流量系数随之逐渐降低.当气膜孔雷诺数大于9500时,h/d的变化对气膜孔流量系数的影响尤为显著.

摘要:利用能量方程中的源项模拟电火花能量的输入,数值模拟了火花型合成射流激励器的流场,获得了激励器的能量蓄积、喷射和吸入过程.结果表明:电火花瞬间能量的输入产生了腔体内的高温、高压环境,从而诱发合成射流的形成;在周期性激励下,合成射流在3个周期后稳定,喷口处的速度呈现非正弦的周期性变化,射流喷射过程时间极短,吸入外界环境气体的过程时间较长,与压电式合成射流明显不同;喷口下游周期性出现的涡对强度大、卷吸能力强.在输入能量和腔体体积不变时,喷口速度随激发频率的增加,先增加后减小,存在最佳激发频率.激发频率的增加缩短了腔体内气体的冷却时间,实验时对激发频率的选取要考虑腔体的耐温能力.

摘要:在早期研究的结果上,提出了一种齿间浅槽结构的直通齿衬套,即在与篦齿齿腔正对的衬套上加工制成浅槽.这种齿间浅槽破坏了壁面射流附面层的轴向连续性,导致射流流经浅槽后向篦齿齿腔发生小角度偏转,这样能有效地降低直通篦齿的透气效应,进而降低泄漏量.实验结果表明,相比于传统的光滑衬套,浅槽泄漏系数显著降低,其中矩形浅槽下降15%,平行四边形浅槽下降30%,封严性能大大提高,这进一步说明迎来流方向,较小的迎风角有利于射流偏转,而当射流离开浅槽时,较大的开槽角度增加了射流的流动阻力,更利于射流的偏转.

摘要:以圆管内壁催化剂薄层内发生甲烷水蒸气重整反应为研究对象,对层流条件下反应及换热进行了数值模拟,分析了催化剂活性、薄层厚度、入口气体流量、入口压力、入口温度以及反应物组分比对反应和换热的影响.结果表明:催化剂薄层内的吸热反应可以有效地增强换热,降低壁面温度;提高催化剂活性和增加薄层厚度,可以增加化学反应吸热量,降低壁面温度,但是当薄层厚度达到一定值时,再增加薄层厚度效果很小;入口流量越大,反应转化率越小,化学反应吸热量占总吸热量的比例越小;入口压力越大,反应吸热量越小,壁面温度越高;提高入口温度使得近入口处壁面温度升高,但是对下游壁面温度的影响很小;存在最佳的反应物组分比,从而获得较低的壁面温度和较高的出口氢气含量.

摘要:为了计算冰形模拟中的表面传热系数,给出了三种粗糙壁面表面传热系数计算方法,即传统的边界层积分法、基于k-ε湍流模型及标准壁面函数的计算方法(k-ε法)和基于Spalart-Allmaras湍流模型在粗糙壁面扩展的计算法(S-A扩展法).计算了直径为15cm、表面等效沙粒粗糙高度为1.35mm的圆柱,在Re分别为8.8×10⁵,2.8×10⁵和4.8×10⁴时的表面传热系数.结果表明S-A扩展法与边界层积分法具有相同的趋势,在驻点附近表现出了层流特征,并与试验值吻合.在随后的湍流区域中预测值均偏大,但S-A扩展法相对更接近试验值.而k-ε法在驻点附近预测值偏大.

摘要:为研究双模态燃烧室的模态转换规律,采用计算流体动力学(CFD)方法,对氢燃料模型燃烧室在不同当量油气比、飞行马赫数、燃料喷射方式下的流场进行了数值模拟,并与试验结果进行对比,两者相互吻合.研究结果表明:当量油气比提高、飞行马赫数降低及双面喷射燃料均使燃烧室更趋于亚燃工作模态.

摘要:研究了超临界状态下航空煤油RP-3在U型管内的压降特性,分析了温度和压力对于流动压降的影响规律.实验结果表明:当煤油的出口温度低于临界温度时,压降随压力的增大而增大,随温度的升高变化很小;当煤油的出口温度大于临界温度时,压降随压力的升高而减小,随温度的升高而增大.在拟临界点附近,压降随温度的变化斜率突然增大.另外,基于实验结果,提出了一种用压力和温度修正的摩擦阻力系数关联式,用于预测超临界压力状态下煤油在U型管中的平均摩擦压降.

摘要:为了使得浮动壁结构具有更好的冷却效果,开展了浮动壁壁温优化研究;将代理模型技术与遗传算法相结合,并发展应用于某气动参数下的浮动壁式火焰筒壁温优化设计,使浮动壁的平均壁温降低了2.4%;同时根据构造所得的代理模型,对浮动壁壁温随几何参数的变化规律展开分析,研究了壁温随孔径和冲击间距的变化规律.分析结果表明,在选择的尺寸约束范围内和气动参数条件下,浮动壁结构的冷却效果随着气膜孔直径D_d的增大而变好,随着冲击孔直径D_i的减小而变好,随着冲击间距 H的减小而变好.

摘要:结合虚位移原理和宏细观统一本构模型的基本理论提出了一种宏细观统一本构模型.该模型将宏观位移表示为宏观应变与细观位移的线性组合,然后应用虚位移原理建立基本方程,采用有限元法进行求解,得到宏观应变增量和应力增量的关系式.通过算例分析对比了模型与FVDAM(finite volume directe average method)的应力场和计算效率,结果表明模型不仅具有较高的精度而且提高了计算效率.采用模型预测了复合材料的偏轴弹性模量和弹塑性应力应变响应.其中偏轴弹性模量与转轴公式计算结果相符,而弹塑性应力应变响应与实验结果吻合.

摘要:提出一种基于时频展缩的随机共振算法,用于检测转子早期故障信号,该方法充分利用了随机共振检测弱信号的优势,通过引入时频展缩,消除了随机共振系统对待测信号频率的限制,实现了在绝热近似理论下,从强噪声中提取出转子微弱早期故障信号.理论分析和实测结果表明:对埋在强噪声中的未知频率的早期故障信号,采用连续的压缩算法,以获得一个适当的输入信号到随机共振体系,根据输出信号共振谐振峰的变化,经反变换运算可得待测微弱故障信号的未知频率.与传统方法相比,计算速度提高了4个数量级,能在极限信噪比(信噪比-50dB)下,提取出目标信号.

摘要:为了确定发动机等长贮产品满足一定贮存可靠度要求的最优检测方式,提出了基于贮存退化机理的序贯检测方法.分析了长贮产品贮存寿命的退化机理,即不可修部件的自然老化和可修部件的检测均可能造成贮存寿命的退化;然后基于贮存退化机理给出了Weibull分布产品贮存可靠度模型及模型参数估计的最小二乘方法;进一步,根据贮存可靠度要求,给出了基于虚拟贮存寿命的序贯检测间隔期的确定方法,最后通过仿真实例验证了方法的有效性.

摘要:应用云纹干涉法与钻孔法结合的光测力学实验方法,研究了等离子热障涂层基体材料镍基高温合金DZ125的残余应力.通过实验和计算获得了等离子喷涂工艺下基体DZ125的残余变形场、残余应变场和残余应力,并描述了其主要特征.结果表明,采用云纹干涉法与钻孔法结合测定热障涂层残余应力具有全场测量和高灵敏度等优点,这对于采用光学手段研究热障涂层残余应力有着积极的意义.

摘要:针对动量轮寿命预测无失效数据问题,利用有漂移的维纳过程对其轴承温度建立性能退化模型,同时,考虑由于加工工艺、制造误差等因素所造成的不确定性,利用随机变量来描述其漂移参数和扩散参数,并结合自助法获取纠偏估计.根据所建模型仿真了轴承温度维纳过程的样本路径,最后,对动量轮进行随机失效阈值情形的寿命预测和剩余寿命预测.该模型为动量轮退化建模与寿命预测提供了一种方法,理论与方法可推广用于类似的高可靠、长寿命产品的退化建模和寿命预测.

摘要:采用非接触式激光测振仪对自由端附有空腔的L型悬臂梁进行了颗粒阻尼减振实验,考查了空腔尺寸对颗粒阻尼的影响规律,得到了二维颗粒阻尼的相关特性.结果表明:①非线性的颗粒阻尼能够显著地抑制结构振动,且阻尼值至少比金属材料阻尼大一个数量级;②二维颗粒阻尼在各个方向上具有相似的阻尼特性,随无量纲加速度的增加,颗粒阻尼先增大后减小,即存在临界无量纲加速度使得颗粒阻尼最大;③随着二维空腔尺寸的增加,颗粒阻尼呈现增加趋势,且阻尼峰值向无量纲加速度增大的方向偏移.该实验研究结果可为二维颗粒阻尼的数值仿真提供可靠依据.

摘要:通过对直升机典型任务剖面原始载荷数据谱进行统计处理,经三维有限元分析将所编系统载荷谱转化为齿轮应力谱;结合Goodman公式及材料P-S-N曲线(给定存活率下的疲劳寿命曲线)算出该系统各齿轮在各级载荷下的疲劳寿命,利用统计软件Minitab对寿命数据进行分析,得出齿轮的接触疲劳寿命服从两参数威布尔分布,根据威布尔分布的可靠度函数计算出各传动部件的可靠度,并结合传动系统的混联可靠度模型,获得了主减速器的可靠度.为确定复杂传动系统的寿命与可靠性提供了方法.

摘要:利用三维数值模拟手段,研究了全转速条件下高负荷风扇进口级转子的预旋设计形式和其对气动性能的影响,以及在优化的预旋分布规律下,转子的典型部分转速特性.该风扇转子叶尖切线速度为480m/s,设计总压比为2.55,负荷系数高达0.42.结果表明:使用常规转子仍能达到该负荷水平,但采用带进口导叶的设计形式十分必要;在转子叶尖采用正预旋、低反力度的设计形式能有效地提高气动性能,如果想利用常规手段来设计下游静子则必须在叶根处引入反预旋;采用上述预旋规律所设计的转子在典型部分转速下仍然具有良好的性能.

摘要:以某高负荷离心压气机为研究对象,进行管式扩压器设计,借助于数值模拟的方法,对影响扩压器性能的重要参数——喉部面积进行参数化研究,并详细分析了管式扩压器特殊的进口结构对压气机内部流场的影响,初步探讨了管式扩压器喉部设计准则,摸清其提高效率扩大稳定工作范围的机理.

摘要:对常规直叶栅和三种具有不同长度和起始位置的吸力面小翼叶栅内的三维黏性流场进行了数值模拟.结果表明,不同长度吸力面小翼都不同程度上改善了叶栅顶部的气流流动状况;在叶顶吸力面侧加装与其型线等长度的小翼可以较好地削弱泄漏涡的强度,随着叶顶间隙的增大,泄漏流动增强,其作用效果逐渐降低.

摘要:以某典型负荷离心压气机径向扩压器为例,采用数值模拟的方法,在级环境下分析了径向扩压器前加载、后加载以及叶根前加载叶尖后加载三种负荷分布对离心压气机总体性能的影响;并通过对比分析扩压器内二次流等参数,讨论了负荷分布影响的内在机制.对比计算结果表明,叶根前加载叶尖后加载的负荷分布形式能够降低扩压器的流动损失,对离心压气机的总性能更为有利.

摘要:引入信息熵理论,结合对多参数时间序列的符号化处理,探讨其在航空发动机健康监控中的应用.利用符号序列联合熵对航空发动机性能参数无序程度的描述,分析航空发动机健康状态及其演化方向.对两组实际飞行数据的实验分析表明,该方法描述的航空发动机的健康发展趋势与实际情况相吻合,能够较好反映航空发动机的健康状态,可以为航空发动机的健康监控提供一种新的方法.

摘要:首先应用Haar小波和DB16小波对航空发动机排气温度的原始数据序列进行去噪处理,并且证明了处理后的数据序列具有混沌特征.其次应用混沌理论建立发动机状态预测算法,实现对排气温度的预测.通过检验排气温度预测值是否超过所规定的红线,以及该曲线是否平稳,从而进行发动机的健康状态排查.作为验证实例,使用一组某机型发动机实际飞行数据对预测算法进行了验证,并与加权一阶局域算法和自回归滑动平均模型算法进行了对比.结果表明,该组合模型算法精度优于加权一阶局域算法和自回归滑动平均模型算法,该方法可以为这种机型发动机故障预测提供决策依据.

摘要:主要研究涡轴发动机转速按扰动补偿控制问题,提出了一种基于迭代约简最小二乘支持向量回归机算法和模型预测机制的直升机扭矩动态超前预测模型设计方法.首先用迭代约简最小二乘支持向量回归机设计了旋翼扭矩按飞行状态和操纵量估计的非参数动态反馈模型,然后设置了扭矩模型预测机制,以获得扭矩的超前动态信息.接着利用扭矩超前预测信息设计了涡轴发动机的按扭矩补偿控制器.其中,为充分利用所预测扭矩的动态信息,发动机前馈补偿控制器使用了比例加微分环节.最后,综合仿真验证表明该控制方案能较好地抑制直升机操控过程中大的扭矩扰动对涡轴发动机造成的不利影响,相比于传统的按总距补偿方案能显著降低功率涡轮转速下垂量10%以上.

摘要:以大型液体火箭发动机研制为背景,根据模块化建模思想和通用仿真要求,提出一种具有良好通用性和系统组织能力的仿真方法,数学模型在模块内的存储形式是代码文本,操作者只需从界面即可添加模型,扩展模块库.描述了实现这种方法的软件架构,在Microsoft Visual Studio 6.0平台上,采用C++语言开发出该仿真软件,并在MFC(Microsoft Foundation Classes)文档视图结构的基础上实现了可视化建模,完成了对某液体火箭发动机瞬变过程仿真.通过计算结果与试车曲线的对比,初步验证了所采用仿真方法的可行性和正确性.研究工作可以很方便地实现对其他液体火箭发动机系统动态过程的仿真.

摘要:为了深入理解同轴气-气喷注器气流混合机理,利用粒子图像测速仪(PIV)系统对同轴直流式和同轴离心式气-气喷注器开展了流动显示实验,研究了喷注器关键设计参数对气流混合扩散过程的影响规律.实验结果表明:对于同轴直流式喷注器,氧/氢动量比决定着气流接触面上卷吸作用的大小,动量比越大,卷吸作用越强,混合效果越好;对于同轴离心式喷注器,气流的旋度控制着气流的混合过程,旋度越大,混合效果越好.可以通过减小外环喷注压降或者给中心喷孔一定的缩进距离来增大旋度,增强旋流作用,加强气流的混合.

摘要:为了获取海量试车数据中的信息以分析涡轮泵的健康状态,提出一种基于流形学习的海量数据异常识别算法.该算法将反映涡轮泵状态的振动数据重构到高维空间中,利用扩散映射方法直接对其进行学习,提取出数据内在的低维流形特征,以可视化的方式直观地识别出涡轮泵数据中的异常状态.仿真与试车数据验证结果表明了所提算法的可行性和有效性.该算法克服了传统方法解决非线性问题不足的缺点,为试车后涡轮泵的健康分析提供了一条新的途径.

摘要:以一对双压力角非对称渐开线直齿减速齿轮机构为研究对象,在考虑齿面摩擦的情况下,通过对轮齿的单双齿啮合情况进行受力分析,建立齿轮支座反力的数学模型,并给出了任意齿间载荷系数下齿轮支座反力波动程度的评价指标.研究表明:齿面摩擦是导致齿轮支座反力波动的影响因素之一;可通过提高齿面加工精度,合理润滑,减小压力角及适当增大驱动轮的齿数等措施来降低齿轮支座反力的波动.

摘要:建立三维参数化齿轮啮合有限元模型,利用ANSYS软件对其进行仿真计算,得到齿轮啮合的接触应力变化规律.基于响应面方法综合考虑齿轮各参数的原始制造误差以及转速、载荷等不同工况对齿轮传动的影响,对齿轮啮合传动进行多次随机虚拟试验,得出其可靠度,并以定量的概率给出各参数的可靠性灵敏度.计算结果得出了各个参数原始制造误差对齿轮接触应力的影响程度.

摘要:结合物理模型与灰色理论,提出了一种直升机传动系统损伤定量检测方法.针对直升机主传动系统的2K-H行星轮系,建立了太阳轮缺齿损伤的物理基模型,通过仿真获得了不同损伤严重度的行星轮系振动信号.选择并计算仿真信号的特征向量,并以此作为损伤特征的标准模式,然后对待检信号特征向量与标准模式进行灰色关联度分析,根据关联度对损伤进行定量检测.试验数据的验证结果证明该方法对行星轮系太阳轮缺齿损伤具有良好的定量检测能力,并可将之应用于其他旋转机械典型损伤的定量检测.