叶栅反推器几何进气角、压比对反推性能的影响

航空发动机叶栅反推器叶型参数与反推效率、流量系数之间的规律对于反推装置的设计具有重要意义。建立了外涵叶栅反推器的轴对称计算模型,给出了内涵计算域的有效处理方法。利用数值模拟手段研究了叶片几何进气角、外涵入口压比的变化对反推效率、流量系数等的影响规律,并将计算结果与可能得到的试验结果的数据点进行了比较。结果表明,计算结果与实验结果吻合。当β1γ小于30°时,随着几何进气角的增加,反推效率快速增加,流量系数则迅速下降;当30°β1γ55°时,反推效率和流量系数随压比的变化都有较大波动;当β1γ大于55°时,继续增大叶片几何进气角β1γ,流量系数和反推效率均大幅下降。反推效率随着压比的增大而降低。在较小几何进气角时,流量系数随压比增大而增大,在较大几何进气角时,流量系数随压比变化不大。     

配气相位对三角转子气动发动机性能的影响

为了研究配气相位对三角转子气动发动机动力性和经济性的影响,建立了相应的2维动态数值计算模型.在验证模型可行性的基础上,对三角转子气动发动机内部气流运动过程进行了模拟.基于正交设计,分析了进气提前角、进气持续角、排气提前角、排气持续角4个因素组合下有效功率和耗气率的变化情况.结果表明:对于转子气动发动机的动力性指标,进气持续角的影响最大,次之是排气提前角,随之是进气提前角,排气持续角对有效功率和耗气率的影响最小;最大功率输出时的最佳配气相位为进气持续角270°、排气提前角15°、进气提前角30°、排气持续角280°;对于其经济性指标,排气提前角的影响最大,次之是进气持续角,随之是排气持续角,进气提前角对其影响最小;最小耗气率时的最佳配气相位为排气提前角15°、进气持续角210°、排气持续角260°、进气提前角45°.     

民用飞机反推力装置对发动机短舱排液性能影响试验研究

为考察民用飞机反推力装置对发动机短舱排液性能的影响,在某型民用飞机涡扇发动机开展试验研究,具体研究了反推力装置收起方式、开始收起反推力装置时的飞机滑行速度以及短舱排液结构对发动机短舱排液性能的影响。研究结果表明：加快反推力装置收起过程和提高开始收反推力装置时的飞机滑行速度均可以改善发动机短舱的排液性能;排液结构是发动机短舱排液性能决定因素;反推力装置收起方式和开始收反推力装置时的飞机滑行速度是短舱排液适航验证试验需选取的两个关键参数。该文结论对民用飞机发动机短舱排液系统设计优化和适航验证试验具有一定参考价值和指导意义。     

电控气动发动机进气门开启时刻控制基础研究

气动发动机进气门采用电控技术是提高其工作效率的有效措施之一。以获取进气门开启时刻随工况参数的变化规律为目的,针对进气门采用电控气动阀的气动发动机,建立了其工作过程理论模型,搭建了其试验台,并进行了理论模型的验证。以验证过的理论模型作为平台,对电控气动发动机工况参数、进气温度和压力对其主要控制参数——最佳进气门开启角的影响进行了仿真优化分析,获取了在各种不同工况及进气条件下,气动发动机进气门开启角的控制规律。研究结果表明:以气耗率最小为目标,随着气动发动机进气持续角和转速的增大,最佳进气时刻应提前,减小进气压力或增大进气温度,最佳进气时刻应适当延迟,但当进气持续角增大到145°CA时,进气压力对最佳进气时刻影响甚微;以动力性和经济性为目标的气动发动机最佳进气门开启角是不同的,在负荷低于80%时,应以经济性为目标,当负荷增大到80%及以上时,则应以动力性为目标控制进气门开启角。控制基础的研究为气动发动机采用电控技术提供了数据支持。     

汽轮机切向进气蜗壳气动性能研究

采用实验测量和数值模拟的方法,研究了单独切向进气蜗壳和切向进气蜗壳耦合静叶结构的气动性能和流场特性。实验测量了3种出口马赫数下的单独切向进气蜗壳和4种进出口压比下的切向进气蜗壳耦合静叶结构的总压损失系数、出口气流角、质量流量。采用数值求解三维RANS和SST湍流模型分析了实验测量的切向进气蜗壳的流场形态。数值模拟得到的气动参数值与实验值吻合良好,验证了数值方法的可靠性。结果表明:单独切向进气蜗壳与切向进气蜗壳耦合静叶结构的出口气流角的分布与大小基本上不随进气总压的增加而改变,出口气流角在152.0°左右,切向进气蜗壳耦合静叶结构的出口气流角在166.6°左右;与单独切向进气蜗壳相比,切向进气蜗壳耦合静叶结构的出口气流角沿周向的分布更为均匀;单独切向进气蜗壳和切向进气蜗壳耦合静叶结构的总压损失系数和质量流量随着进气总压的增加而增加,单独切向进气蜗壳的总压损失系数由0.73%增加到1.64%,切向进气蜗壳耦合静叶结构的总压损失系数由0.82%增加到2.66%。研究工作可为汽轮机切向进气蜗壳的设计和性能分析提供参考。     

FADS系统在尖楔前体高超声速飞行器中的应用

对于具有尖楔前体的高超声速飞行器,特别是某些验证超燃发动机项目的飞行器,仅仅依靠惯性导航系统（Inertial Navigation System,INS）得到的攻角不能满足其精度要求．嵌入式大气数据传感系统（Flush Air Data Sensing System,FADS）通过在飞行器表面特定区域布置测压孔测量来流压力,根据建立的气动模型反推得到飞行参数（攻角、侧滑角、马赫数、静压及动压等）．对于FADS／INS组合系统,本文首次提出了采用切楔斜激波理论建立其气动理论模型,攻角经过校准后精度较高（误差小于0．1°）;对于FADS系统,运用二维区及三维区理论建立其气动理论模型,马赫数误差在5％左右．验证结果表明FADS系统在具有尖楔前体的高超声速飞行器上应用前景广阔．     

发动机进气歧管流场分析与气动噪声仿真

具有优良结构的进气歧管不仅会提高发动机的进气特性,而且能够降低进气环节总噪声。首先,针对某直列六缸发动机进气歧管几何结构模型进行合理化网格划分,对流场仿真所需边界条件、求解模型、噪声源、物理模型等进行设置。其次,对进气歧管的流场特性进行研究,得出歧管压力损失和质量流量均匀性结果,并通过噪声源计算模拟进气歧管气动噪声,得到噪声源在流动过程中对气动噪声产生的影响。再次,计算出歧管自由模态和约束模态,与该工况下的发动机惯性力频率进行对比,得到了不同条件下振动频率分布。最后,改进设计了进气歧管关键结构,对改进设计后的进气歧管模型进行相关流固耦合仿真研究,验证改进后模型的合理性。     

叶栅反推器出口安装角、压比对反推性能的影响

航空发动机叶栅反推器叶型参数与反推效率、流量系数之间的规律对于反推装置的设计具有重要意义。本文建立了外涵叶栅反推器的轴对称计算模型,给出了内涵计算域的有效处理方法,利用数值模拟手段研究了叶片出口安装角、外涵入口压比的变化对反推效率、流量系数等的影响规律,并将计算结果与可能得到的试验结果的数据点进行了比较。结果表明,计算结果与实验结果吻合;出口安装角在30?50?这个范围内时,随着出口安装角的增大,反推效率明显上升,继续增大出口安装角至60?,反推效率变化趋于平缓,甚至有所下降,在50?时反推效率达到最大值;随着出口安装角的增大,流量系数基本不变,超过某一临界值后急剧下降。对40?50?这些中等大小的叶片出口安装角,压比对反推效率的影响不大,叶片出口安装角超出该范围,压比对反推效率的影响较大;当出口安装角较小时,随压比增大,流量系数缓慢增大,当出口安装角较大时,流量系数随压比变化不大。     

反推力吸附的爬壁机器人设计及实验研究

为实现机器人稳定、快速和高效地在不同接触壁面移动,提出了一种采用双旋翼螺旋桨反推力作为前驱动力和壁面吸附力的机器人设计方法. 对爬壁机器人结构和动力系统进行设计,通过对机器人在不同运动状态下的静力学进行分析,得出机器人在旋翼倾角为60°时动力性能最优,并通过机器人在水平状态下牵引力实验得到了验证. 通过在实际操作过程的实验测试,机器人旋翼倾角单度变化运动效果优于旋翼倾角成倍变化. 通过对机器人在水平和垂直壁面吸附力进行实验测量,得出由于结构复杂性大大降低了螺旋桨气动效率. 最后,通过实验验证了机器人在小斜坡和垂直壁面稳定吸附能力.      

某型发动机进气歧管改型设计的CFD计算

为了验证某发动机进气系统改型设计的性能,采用CFD数值计算的方法,模拟进气歧管内空气流动,通过比较流体阻力系数、流量系数和空气流量率等参数确定改型设计方案。研究结果表明:弯管处产生的涡流是流动损失的主要因素,在尽量加大进气歧管弯曲半径的同时,将弯管处截面设计成扁圆形状后,并适当增大歧管进口截面积,优化后管内流动阻力和空气流量均优于原型机。研究结论对发动机进气系统的设计具有一定的参考价值。     

贯流风机结构参数及工作特性的关联

利用计算流体力学方法对贯流风机内部气体流动进行了数值模拟，研究了贯流风机的流动状态和结构参数变化对其产生的影响．分析了蜗舌间隙、进口角、蜗壳间隙、蜗舌位置角、出口角变化与贯流风机进、出口流速间的关系，从中寻找出结构参数变化对贯流风机流场影响的规律．通过计算分析，确定了不同工况下贯流风机进、出口角的最佳范围以及最佳蜗舌间隙的选取方法．将模拟计算结果与实验结果进行了比较．结果表明，数值模拟的结果与实验结果基本吻合．     

公路隧道通风空气交叉污染三维数值分析

在公路隧道的竖井送、排式纵向通风以及小近距隧道通风时，会出现排出的污染空气被吸入到邻近的竖井或隧道中的交叉污染，影响了隧道通风的效果。应用CFD（Computational Fluid Dynamics）技术对竖井送、排风口以及两个隧道洞口的空气交叉污染进行了详细的数值模拟分析。结果表明，竖井送、排风口和两个隧道间的污染随着送、排风口高差（或隧道出、入口纵向距离）及横向间距的增大逐渐减小。建议：在进行隧道通风设计时，竖井送、排风口轴线间距不小于50m，风口高差不小于5m；两隧道洞口轴线间距不小于40m，纵向距离不小于50m。     

转速对贯流泵装置流道水力参数影响的数值分析

为了研究贯流泵装置进出水流道水力性能受转速的影响规律,以贯流泵装置为研究对象进行全流道的数值计算,通过将能量性能数值预测结果与物理模型试验结果对比,验证了数值模拟结果的有效性。在考虑水泵与进出水流道内流相互影响条件下定量分析转速对进出水流道水力性能参数的影响规律。结果表明:(a)不同转速时进水流道水力损失比与流量系数的关系曲线变化趋势基本相同。相同转速时,随着流量系数的增大,进水流道水力效率逐渐减小,流道出口环量先减小、后增大;相同流量系数时,进水流道出口面的平均环量随转速的增加而增加。(b)不同转速时,随着流量系数的增大,出水流道进口入流涡角相对值先减小、后增大。在相同流量系数时,随着转速的增加,出水流道的静圧比逐渐增加,出水流道进口面的偏流角分布基本相同。     

柴油机旋流器导流片参数对气体流动的影响

研究柴油机旋流器导流片的形状尺寸对导流片之间气体流动性能的影响.使用CFD软件对导流片间的二维流场进行模拟计算,在不同导流片形状参数下,对计算得到的评价导流片导流性能的参数--出口气体平均流速和流动损失系数进行了对比.计算结果表明,当导流片出口角较小,出口直段较长,导流片圆弧半径较大时,出口气体水平平均流速较大;导流片出口角较大、入口和出口直段较短、圆弧半径较大时,流动损失系数较小.计算结果与旋流器的稳流试验结果基本一致.     

超声速几何可调二元进气道设计优化算法研究

为满足超声速二元进气道的气动性能和宽马赫数工作的要求,探索了一种气流角可调式进气道的方案,采用区间搜索优化算法,完成了设计马赫数3.5,起动马赫数2.0的几何可调进气道的最优设计。通过CFD数值结果验证了准确性。结果表明:1与设计值相比,最优设计的几何可调进气道在所有工作马赫数条件下的总体性能均得到较大提升;2通过优化算法估算得到的进气道的性能参数与CFD数值结果相差不大。     

深井离心泵的回归分析与数值模拟

选择了叶轮叶片出口安放角、叶片进口冲角、叶轮出口宽度及导叶进口宽度这4个几何因素,按中心组合试验方法,设计了30组方案．通过FLUENT软件,对冲压井泵的全流场进行数值模拟,获得了额定工况下30组方案的效率．采用四元二次回归方程拟合四因素与效率值之间的函数关系,通过求解回归方程以寻求最优几何参数组合．利用DesignExpert6．0．5软件对回归模型进行分析,得到二次回归响应面图．由图中发现：在给定的范围内,叶轮出口宽度对效率的影响最为显著,表现为等值线最密;导叶进口宽度与叶轮叶片出口安放角次之;叶轮叶片进口冲角对效率的影响最小,表现不显著．通过样机试制及试验,发现在设计工况下采用两级全流场的数值模拟值与试验值相当接近,误差在2％以内,验证了数值模计算的可行性．     

基于正交设计法的潜水泵空间导叶水力优化

运用正交设计法,对井用潜水泵空间导叶进行优化设计,选取潜水泵空间导叶的进口宽度、导叶叶片轴向长度及导叶叶片出口边与导叶场域出口轴向距离,以扬程、效率及轴功率作为评价指标,基于正交设计法设计了9组方案.通过数值计算及极差分析结果表明:导叶叶片轴向长度对潜水泵扬程和轴功率影响显著,导叶进口宽度对潜水泵效率变化较为敏感,保证一定的导叶叶片与导叶场域出口距离能改善潜水泵性能.基于多目标优化设计,可以确定本次研究的最佳方案组合为空间导叶进口宽度25 mm、导叶叶片轴向长度101 mm及导叶叶片出口边与导叶场域出口轴向距离20 mm.通过分析前三级叶轮效率、导叶出口静压及流线分布图看出,优异的空间导叶设计使导叶内部流体状态较好,保证叶轮效率维持较高水平,同时泵内流体保持较好的流动稳定性.     

基于CFD的潜液式液化天然气泵导叶设计

潜液式液化天然气(liquefied natural gas, LNG)泵工作时, 屏蔽电机和泵体全部浸没在低温液体中. 为减小泵的径向和轴向尺寸, 潜液式LNG泵采用了一种特殊结构的导叶. 在分析潜液式LNG泵导叶结构特点的基础上, 研究导叶进口喉部宽度和折转角对泵设计工况水力性能的影响. 首先, 设计不同几何参数的导叶, 并分别与同一叶轮进行匹配; 再通过ANSYS CFX软件, 采用标准k-ε湍流模型对各导叶分别进行全流场数值计算. 计算结果表明: 进口喉部宽度是潜液式LNG泵导叶的关键尺寸, 设计时需重点考虑; 进口喉部宽度存在最优值, 且最优值大于经验值; 进口折转角对泵扬程和效率影响较小. 因此, 设计导叶时可优先确定其他关键尺寸, 再通过调节进口折转角改善导叶的结构.     

一种机械增压器的逆向改型设计

本文为了增加某高原重载车采用的机械增压器流量,提出了一种叶轮改型设计方法。该方法将叶轮叶片型线沿流动方向分为两段,靠进口的一段保持不变,靠出口的一段则根据叶片出口角度,将叶片扭转角度作为均布载荷,保证在叶轮径向方向上,叶轮型线的几何角度增加速度相等。利用该方法,本文完成了不同叶片出口角的叶轮设计,并建立了有限元计算模型。计算结果表明,当增大叶片出口角度,机械增压器流量会显著提高,但是当出口角度大于90°,流量增加不明显,且压比对流量变化很敏感,叶片载荷增加。     

二维扩压器叶片形线的神经网络设计

提出了一种人工神经网络方法,用于在给定叶片表面速度分布条件下,求解离心压缩机扩压器叶片形线的逆命题设计,所使用的神经网络具有４层前馈网络结构,在扩压器叶栅基本结构尺寸（如进出口直径,进出口安装角,高度,叶片数等）由气动计算公式确定后,人为均构造一定数量的叶片形状,通过现有ＣＦＤ分析程序,对其表面速度进行分析计算,将由此得到的叶片速度分布和叶片形状作为样本,采用标准ＢＰ算法对神经网络进行训练,实际平