基于涡轮导向器增燃技术的总体性能与燃烧组织 被引量：4

1

作者 郑海飞 唐豪 +1 位作者 李明 莫妲 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1053-1061,共9页

为了使航空发动机达到高推质比、低燃油消耗率、低污染以及拓宽稳定工作范围的目标,应使用涡轮导向器增燃技术在涡轮导向器叶片间喷油点火再次燃烧,提高涡轮内燃气温度,从而提高发动机的总体性能.阐述了涡轮导向器增燃技术具有提高航空... 为了使航空发动机达到高推质比、低燃油消耗率、低污染以及拓宽稳定工作范围的目标,应使用涡轮导向器增燃技术在涡轮导向器叶片间喷油点火再次燃烧,提高涡轮内燃气温度,从而提高发动机的总体性能.阐述了涡轮导向器增燃技术具有提高航空发动机总体性能的潜在优势,分析研究了该技术中组织燃烧的关键技术、参数和机理问题,得出如下结论:①对于射流旋流方案,径向凹槽对燃烧室出口温度分布起决定性作用;降低燃烧凹环内当量比,可提高燃烧效率,从而降低CO,UHC(未燃碳氢化合物),NOx等污染物排放量.②当二次气流角为60°时,射流涡流方案各项燃烧性能较好. 展开更多

关键词 涡轮导向器增燃 航空发动机 总体性能 射流旋流 射流涡流

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基于双循环的涡轮叶冠多学科设计优化 被引量：2

2

作者 贾志刚 王荣桥 胡殿印 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1191-1196,共6页

针对经典的多学科设计可行方法(MDF)的低效率问题,开展了利用可变复杂度建模方法改进MDF策略的研究.以涡轮叶冠为对象,综合考虑优化精度和优化效率,利用响应面方法近似高精度分析,简化计算难度,提高优化效率;合理引入可变复杂度建模方法... 针对经典的多学科设计可行方法(MDF)的低效率问题,开展了利用可变复杂度建模方法改进MDF策略的研究.以涡轮叶冠为对象,综合考虑优化精度和优化效率,利用响应面方法近似高精度分析,简化计算难度,提高优化效率;合理引入可变复杂度建模方法,通过双循环结构优化策略周期性地调用高精度分析更新响应面方程来保证优化精度.基于双循环的涡轮叶冠多学科优化设计(MDO)表明,优化设计目标降低了1.4%,明显好于经典MDF策略(0.97%),整个优化策略共耗时2h39min,仅是经典MDF的优化时间的1/3. 展开更多

关键词 多学科设计优化 多学科设计可行方法 可变复杂度建模方法 响应面方法 涡轮叶冠

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摆盘流动与换热性能数值仿真

3

作者 杨志民 贾真 +2 位作者 赵煜 张书华 葛新 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期737-747,共11页

针对受燃烧室出口高温燃气冲刷的摆盘装置的冷却水回路,建立二维、三维物理仿真模型,模拟了冷却水在内部流道的流动与换热过程,考察了冷却水进口压力、冷却水流量对流阻和换热性能的影响.结果表明:①摆盘冷却水进口压力由2.3×105 P... 针对受燃烧室出口高温燃气冲刷的摆盘装置的冷却水回路,建立二维、三维物理仿真模型,模拟了冷却水在内部流道的流动与换热过程,考察了冷却水进口压力、冷却水流量对流阻和换热性能的影响.结果表明:①摆盘冷却水进口压力由2.3×105 Pa提高到8.3×105 Pa,摆盘壁温变化微小,结构1壁温升高5K,结构2壁温升高7K;②冷却水进口速度由0.5m/s提高到5.3m/s,结构1壁温降低约120K,结构2壁温降低约100K,冷却效果明显;③结构2通过缩小流道的流通面积,能在更小的冷却水流量的工况下得到更好的换热效果. 展开更多

关键词 燃烧室 高温燃气 摆盘 流场结构 换热性能

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基于筏化的镍基单晶合金高温蠕变模型

4

作者 王佰智 付强 于洪飞 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期2325-2330,共6页

采用应力法以及界面能法对不同取向的镍基单晶合金在950℃下的筏化类型进行了预测.上述两种方法的筏化预测结果一致,[001]取向为N型筏化,[011]取向为P型筏化,[111]取向不筏化.进一步,根据筏化预测结果以及晶体滑移理论,结合Kachanov-Rob... 采用应力法以及界面能法对不同取向的镍基单晶合金在950℃下的筏化类型进行了预测.上述两种方法的筏化预测结果一致,[001]取向为N型筏化,[011]取向为P型筏化,[111]取向不筏化.进一步,根据筏化预测结果以及晶体滑移理论,结合Kachanov-Robotnov（K-R）损伤演化公式,建立了一个镍基单晶合金蠕变模型,采用该模型并结合商用有限元软件Abaqus的用户材料子程序（UMAT）二次开发接口,对[001],[011]和[111]取向下的CMSX-4镍基单晶合金,在950℃,180~450MPa应力条件下的蠕变变形行为进行了模拟.该模型能够准确预测镍基单晶合金的筏化类型以及滑移系开动规律,更加符合材料的蠕变变形物理机制,因此模型可以对镍基单晶合金的高温蠕变曲线的第2,3阶段进行很好的模拟,并得到了试验的验证. 展开更多

关键词 镍基单晶合金 筏化 蠕变 晶体滑移 本构模型

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民用涡扇发动机起动过程改进的分段组合控制计划研究与试验 被引量：9

5

作者 孔祥兴 王曦 +2 位作者 张绍基 尹长志 王祥宇 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期2924-2929,共6页

针对某型民用涡扇发动机,将n-dot闭环控制算法应用于涡扇发动机起动过程,设计了涡扇发动机起动过程开环与闭环分段组合的控制计划,仿真表明:涡扇发动机起动过程采用n-dot闭环控制算法在初始阶段会出现参数摆动的情况.为此,基于油气比作... 针对某型民用涡扇发动机,将n-dot闭环控制算法应用于涡扇发动机起动过程,设计了涡扇发动机起动过程开环与闭环分段组合的控制计划,仿真表明:涡扇发动机起动过程采用n-dot闭环控制算法在初始阶段会出现参数摆动的情况.为此,基于油气比作控制变量进行消喘的原理,对n-dot闭环控制算法进行了改进,以消除起动初始阶段的参数摆动.试验结果表明:改进后的分段组合的控制计划能够有效抑制参数摆动现象;并且,对于不同大气条件的起动测试,起动过渡态过程高压转子转速的数值差距不大于1.0%,延时不超过0.9s;而对于不同飞行状态的起动测试,起动过渡态过程高压转子转速的数值差距不大于1.0%,延时不超过1.2s,具有良好的稳定性和重复性. 展开更多

关键词 n—dot闭环控制 闭环控制 自适应控制 起动控制规律 涡扇发动机

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超声速燃烧室中壁面凹腔结构的稳焰机理 被引量：10

6

作者 贾真 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1392-1401,共10页

针对凹腔稳焰机理,分别在冷态喷流和燃烧工况下探讨了改变凹腔长深比和深度对超声速流场中的燃料掺混效果及燃烧效率的影响.研究表明:增大凹腔长深比能使燃料更容易卷入凹腔,延长其在低速回流区内的掺混时间,增强掺混、提高燃烧效率;但... 针对凹腔稳焰机理,分别在冷态喷流和燃烧工况下探讨了改变凹腔长深比和深度对超声速流场中的燃料掺混效果及燃烧效率的影响.研究表明:增大凹腔长深比能使燃料更容易卷入凹腔,延长其在低速回流区内的掺混时间,增强掺混、提高燃烧效率;但过大的长深比对燃烧效率改善的影响消失,反而会使剪切层运动距离增大,导致凹腔后壁面再附激波增强,引起激波耗散产生的总压损失增大,使凹腔前、后壁面压差阻力增加,所以工程中建议采用长深比为5左右的凹腔结构.增大凹腔深度虽然会使激波损失增加,但能提高主流和凹腔的质量交换率,并使凹腔容积增大,能够显著提高燃料在低速回流区的掺混和火焰稳定效果,提高燃烧效率. 展开更多

关键词 凹腔 激波 总压恢复系数 增强掺混 回流区

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一种单晶涡轮叶片热机械疲劳寿命评估方法 被引量：7

7

作者 荆甫雷 王荣桥 胡殿印 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期299-306,共8页

针对单晶涡轮叶片热机械疲劳(TMF)问题,围绕单晶涡轮叶片TMF试验,结合单晶变形、损伤理论及数值模拟,建立了一套单晶涡轮叶片TMF寿命评估方法.利用空心气冷涡轮叶片TMF试验系统,对单晶涡轮片考核截面在服役条件下所产生的交变应力场和... 针对单晶涡轮叶片热机械疲劳(TMF)问题,围绕单晶涡轮叶片TMF试验,结合单晶变形、损伤理论及数值模拟,建立了一套单晶涡轮叶片TMF寿命评估方法.利用空心气冷涡轮叶片TMF试验系统,对单晶涡轮片考核截面在服役条件下所产生的交变应力场和交变温度场进行模拟,确定了裂纹萌生部位及其TMF寿命.考虑单晶涡轮叶片变形和损伤行为的特征,分别建立了基于滑移系的Walker黏塑性本构模型和基于临界平面的循环损伤累积(CDA)模型.利用上述本构和寿命模型,完成了单晶涡轮叶片TMF试验的数值模拟.结果表明:叶片理论危险点与试验结果一致,且计算寿命基本落在试验寿命的3倍分散带内. 展开更多

关键词 单晶 涡轮叶片 热机械疲劳 寿命 黏塑性 损伤

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基于主成分分析的镍基单晶高温疲劳寿命模型 被引量：5

8

作者 王荣桥 蒋康河 +2 位作者 胡殿印 荆甫雷 申秀丽 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1359-1367,共9页

采用滑移平面作为临界平面,并以滑移平面上的细观参量作为损伤参量研究材料损伤行为能很好地体现镍基单晶破坏的物理机制.滑移平面上细观参量通过本构模型相互联系,存在较强的多重共线性,导致寿命建模时难以得到合理稳定的材料常数.为此... 采用滑移平面作为临界平面,并以滑移平面上的细观参量作为损伤参量研究材料损伤行为能很好地体现镍基单晶破坏的物理机制.滑移平面上细观参量通过本构模型相互联系,存在较强的多重共线性,导致寿命建模时难以得到合理稳定的材料常数.为此,引入主成分分析方法消除初始细观参量间的多重共线性影响,确定了临界平面主导损伤因子,并基于主导损伤因子建立了寿命模型.对比直接采用初始细观参量建立的寿命模型,该模型形式更为简单,材料常数稳定、合理,反映了细观参量对镍基单晶损伤影响的量化特征.采用760℃与980℃下DD6高温疲劳试验结果对寿命模型进行验证,试验寿命基本落在预测寿命的3倍分散带内. 展开更多

关键词 镍基单晶高温合金 寿命预测 临界平面 多重共线性 主成分分析

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压力对水平管内超临界碳氢燃料流动换热影响实验 被引量：4

9

作者 朱锟 徐国强 +1 位作者 贾洲侠 张启军 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1289-1296,共8页

通过实验装置研究了系统压力对水平管内超临界碳氢燃料RP-3流动换热特性的影响规律,并对管内燃油径向热物性变化、浮升力以及热加速对流动换热特性的作用机理进行了分析.结果表明:管内燃油表面传热系数随主流温度升高而增大,不同系统压... 通过实验装置研究了系统压力对水平管内超临界碳氢燃料RP-3流动换热特性的影响规律,并对管内燃油径向热物性变化、浮升力以及热加速对流动换热特性的作用机理进行了分析.结果表明:管内燃油表面传热系数随主流温度升高而增大,不同系统压力下,燃油在相同无量纲温度点热物性变化速率的不同导致了表面传热系数和Nux峰值的差异;燃油主流温度与内壁温度之间的差异而导致的热物性差别是造成管内换热规律变化的主要原因,浮升力和热加速作用对换热特性的影响可以忽略;无量纲参数Grq/Grth可以更好地反映超临界压力碳氢燃料RP-3在水平管内的沿程流动换热特性变化规律. 展开更多

关键词 超临界 系统压力 航空煤油RP-3 水平圆管 对流换热

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基于未知输入观测器的涡扇发动机直接推力控制 被引量：4

10

作者 王斌 王曦 +1 位作者 孔祥兴 杨蓓 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期692-699,共8页

针对某型涡扇发动机,进行直接推力控制回路设计方法研究.基于未知输入观测器(UIO)原理建立了涡扇发动机机载模型和推力估计器,UIO通过解耦外界干扰实现了全飞行包线推力的准确估计;提出了直接推力闭环反馈控制的双回路结构设计方案,内... 针对某型涡扇发动机,进行直接推力控制回路设计方法研究.基于未知输入观测器(UIO)原理建立了涡扇发动机机载模型和推力估计器,UIO通过解耦外界干扰实现了全飞行包线推力的准确估计;提出了直接推力闭环反馈控制的双回路结构设计方案,内环转速控制,外环推力控制,有利于实现各回路控制参数的独立设计.仿真验证结果表明:基于UIO的模型基涡扇发动机直接推力控制具有良好的控制稳定性和抗干扰性能,对于发动机不同工作点直接推力控制,推力控制误差不超过0.1%,转速控制偏差不超过0.2%. 展开更多

关键词 涡扇发动机 双回路控制 模型基 未知输入观测器 直接推力控制

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径向槽对涡轮叶间补燃室性能影响的数值研究 被引量：2

11

作者 李明 唐豪 +1 位作者 郑海飞 李炎 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期2836-2844,共9页

为探究径向槽对涡轮叶间补燃室的影响,设计了两种涡轮叶间补燃室模型.用计算流体动力学的方法对涡轮叶间补燃室内流动及燃烧进行数值模拟,数值模拟结果与实验数据基本吻合.涡轮叶间补燃室性能稳定,燃烧效率在97.5%以上,绝对压力损失为5.... 为探究径向槽对涡轮叶间补燃室的影响,设计了两种涡轮叶间补燃室模型.用计算流体动力学的方法对涡轮叶间补燃室内流动及燃烧进行数值模拟,数值模拟结果与实验数据基本吻合.涡轮叶间补燃室性能稳定,燃烧效率在97.5%以上,绝对压力损失为5.7%.叶背径向槽会引起气流在叶背发生分离,流场遭严重破坏,叶盆径向槽会减弱分离现象,改善出口径向平均速度分布.叶盆径向槽可提高燃烧效率,降低叶片表面温度,使叶间、出口温度更均匀.叶盆径向槽较叶背径向槽能降低CO、未燃碳氢化合物的排放量,但会引起NO排放量增加. 展开更多

关键词 涡轮燃烧室 涡轮叶间补燃室 超紧凑燃烧室 径向槽 计算流体动力学

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掺杂物形状对混合粒子等效光学常数的影响 被引量：1

12

作者 王希影 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期672-676,共5页

基于电磁场平均的概念,利用Maxwell-Garnett有效介质理论对含有椭球形掺杂物的混合粒子等效光学常数进行研究,分析了掺杂物形状比例参数和体积分数对混合粒子等效光学常数的影响.结果表明:掺杂物形状比例参数存在一个临界值,当形状比例... 基于电磁场平均的概念,利用Maxwell-Garnett有效介质理论对含有椭球形掺杂物的混合粒子等效光学常数进行研究,分析了掺杂物形状比例参数和体积分数对混合粒子等效光学常数的影响.结果表明:掺杂物形状比例参数存在一个临界值,当形状比例参数小于临界值时,随着形状比例参数增加,含椭球形掺杂物的混合粒子等效光学常数与含球形掺杂物的混合粒子等效光学常数的差别增大;反之,形状比例参数对混合粒子等效光学常数的影响非常小.混合粒子的等效光学常数介于基体和掺杂物的光学常数之间,当掺杂物的体积分数增大时,混合粒子的等效光学常数趋向于掺杂物的光学常数. 展开更多

关键词 掺杂物 混合粒子 Maxwell-Garnett有效介质理论 形状比例参数 等效光学常数

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离心叶轮全三维反问题方法设计误差稳定性研究 被引量：1

13

作者 田晓沛 单鹏 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1159-1169,共11页

用流线曲率全三维反问题方法和引入滑移因子模型的准三维流线曲率反问题方法设计了叶片数不同的和增压比不同的小型高速离心叶轮.用商用计算流体力学(CFD)求解器估算了这些叶轮的性能.对比了这两种反问题方法的设计误差稳定性,考察了分... 用流线曲率全三维反问题方法和引入滑移因子模型的准三维流线曲率反问题方法设计了叶片数不同的和增压比不同的小型高速离心叶轮.用商用计算流体力学(CFD)求解器估算了这些叶轮的性能.对比了这两种反问题方法的设计误差稳定性,考察了分流叶片对设计误差的影响.结果表明,流线曲率全三维反问题方法能够根据叶片负荷对叶片设计做出恰当调整.较准三维反问题方法,流线曲率全三维反问题方法所设计叶轮的增压比普遍偏高.随叶片负荷增加,较准三维反问题方法,流线曲率全三维反问题方法的设计误差变化较小,即其设计误差稳定性明显较好.分流叶片对准三维反问题方法设计结果的影响明显较小. 展开更多

关键词 设计误差稳定性 离心压气机 通流设计 流线曲率法 全三维反问题 数值研究

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