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。     

叶片包角对恒扬程泵性能的影响

为了研究叶片包角对恒扬程泵性能的影响规律,设计了6种不同包角叶片的叶轮,基于雷诺时均N-S方程、RNG k-ε湍流模型进行了定常数值计算,并对计算结果进行了实验验证.结果表明,在切断流量之前泵的扬程随包角的增大而减小,0°包角时泵的扬程最大,15°、30°、45°包角时泵的扬程基本相等,60°包角时泵的扬程最小,75°包角时泵的扬程随流量的增大线性减小.叶片包角对泵的效率具有较大影响,泵的效率在任一包角随着流量的增大先增大后减小.在切断流量附近,效率达到最大值;切断流量之前,效率随包角的增大而增大;切断流量之后,包角越大,效率随流量增大而减小得越快.     

内外涵波瓣宽度比对波瓣强迫混合排气系统性能影响

建立了不同内外涵波瓣宽度比的某涡扇发动机波瓣混合排气系统的几何模型和数值计算模型,并对其进行三维数值模拟研究,得到了在波瓣强迫混合排气中不同内外涵波瓣宽度比对波瓣混合器流场、热混合效率,总压恢复系数和推力系数的影响规律。结果表明：在混合器出口处,当内外涵波瓣宽度比在0.272至1.068范围内变化时,热混合效率随内外涵波瓣宽度比的增加而增加,总压恢复系数随内外涵波瓣宽度比的增大而减少,推理系数随内外涵波瓣宽度比的增加而增加。     

尾缘开缝透平叶片内流动传热特性研究

采用带转捩的SSTk-ω湍流模型,计算获得了不同来流条件和冷气质量流量比条件下,尾缘开缝透平叶片内的总压损失和传热系数,分析了尾缘开缝结构对叶片表面流动传热性能的影响,并与实验数据进行对比,验证了数值方法的有效性和精度。计算结果表明:与常规叶片相比,尾缘开缝叶片在冷气质量流量比为1.3%、2.6%和5.2%时,叶片吸力面喉部区域压力系数分别增大了0.1、0.15和0.2左右,出口气流角分别增大了0.3°、0.4°和0.5°左右;尾缘开缝结构对叶片表面对流换热系数的影响区域主要位于吸力面喉部下游,与冷气质量流量比为1.3%的工况相比,尾缘开缝叶片在冷气质量流量比为2.6%和5.2%时,叶片尾缘吸力面侧对流换热系数分别增大了3%和5%左右;开缝壁面上压力及对流换热系数均随着冷气质量流量比的增大逐渐增大,但当冷气流量一定时,在不同主流雷诺数条件下,开缝壁面上的对流换热系数基本一致;冷气质量流量比为1.3%和2.6%时,尾缘开缝叶片总压损失比常规叶片高1%左右,当冷气质量流量比为5.2%时,主流总压损失低于常规叶片。     

轮廓度与扭转角偏差对压气机气动性能的影响

压气机叶片实际加工过程中,会出现叶片轮廓度、扭转角等加工超差,对压气机气动性能产生影响。采用S1流面计算和三维数值计算的方法分别研究了轮廓度及扭转角偏差对亚音速压气机气动性能的影响,计算结果表明:轮廓度增大,叶型最小损失值增大;堵点流量逐渐降低,轮廓度为0. 08 mm时,堵点流量减小了1%;峰值效率逐渐降低,但降低幅度较小。扭转角偏差对性能的影响来自于前缘偏转对进口喉道面积与尾缘偏转对叶片出口气流角的改变;扭转角偏差对叶型最小损失值影响不大,±0. 35°扭转角偏差范围对叶片的低损失攻角范围影响较小;扭转角向前缘打开方向增大,流量-压比特性线向右上方平移;扭转角向前缘关闭方向增大,流量-压比特性线向左下方平移;扭转角偏差0. 35°,最大流量减小了0. 67%;扭转角偏差对峰值效率点的影响微弱。     

反推二维格栅气动设计

反推二维格栅气动设计是大涵道比涡扇发动机反推设计技术的一个关键环节。在系统给出反推二维格栅气动设计方法的基础上,进行反推二维格栅多方案关键几何参数设计和数值模拟,采用非结构化网格生成技术,研究反推格栅在稠度为2.00情况下轴向偏距、几何进气角和几何出气角对空气流量、反推力和落后角的影响。结果表明:利用二维CFD可以对格栅关键几何参数进行设计优化以改进初始设计,在空气流量、反推力和落后角的性能平衡中,得出一组较佳的二维格栅设计方案是轴向偏距为0 mm、进气角为45°、出气角为40°。     

液压变压器变压比特性研究

为解决已有的液压变压器变压比模型与实际结果偏差较大的问题,通过对实际工作过程中不应忽略的摩擦与泄漏损失进行研究,引入机械摩擦损失系数、黏性摩擦损失系数和层流泄漏系数,建立了液压变压器变压比模型.计算分析和试验结果表明,负载流量对液压变压器的变压比特性影响巨大,液压变压器的变压比应表示为配流盘控制角和负载流量的函数.当控制角不变时,变压比随负载流量的增大单调减小;当负载流量不变时,变压比存在有限的最大值,这一最大值及其对应的最大有效控制角随负载流量的增大而减小.     

小长径比张开式尾翼弹气动力三维数值模拟

基于有限体积法计算了一种具有小长径比、大展弦比张开式尾翼弹在有攻角超声速粘性流动时的气动特性,分析了该弹周围的流场特性。研究结果表明,该尾翼弹的阻力系数和升力系数均随着马赫数增大而减少,随攻角增大而增大,且呈线性变化;当马赫数从2增大到4时,攻角从4°增大到12°,压心位置变化范围占全弹长的10.3%。     

短周期风洞叶栅端壁换热试验研究

实验对短周期风洞中无气膜孔和带气膜孔时涡轮叶片端壁的换热做了实验研究,得出了无气膜孔端壁换热系数和叶栅入口雷诺数、出口马赫数之间的变化关系,另外得出了带气膜孔端壁在不同的叶栅入口雷诺数、出口马赫数、流量比时对换热系数的影响。实验结果表明：无气膜孔端壁上的换热系数分别在不同的叶栅入口雷诺数和出口马赫数下有着明显的变化;带气膜孔端壁上换热系数随流量比和叶栅入口雷诺数的增大而增大,而在低流量比时马赫数对端壁换热系数没有明显的影响。     

球形和楔形光纤探针耦合特性实

采用实验方法测量了球形光纤与楔形光纤的耦合效率,得出耦合效率随楔形光纤的楔角及球形光纤弓形高变化曲线.通过实验可得,楔形与球形光纤的耦合效率随楔角增加而增大,当楔角由20.6°增大到30.3°以及楔角由40.6°增大到55.2°时,耦合效率曲线呈较快速上升趋势,由30.3°增大到40.6°以及楔角由55.2°增大到76.5°时,耦合效率曲线上升趋势较缓;随着球形光纤弓形高的增加,球形与楔形光纤的耦合效率基本上线性上升;耦合效率随着楔形与球形光纤的间距的减小而增大,当间距由0.09mm减小到0.05mm时,耦合效率曲线呈较快速上升趋势,由0.04mm减小到0.01mm时,耦合效率曲线呈下降趋势.     

鸟撞损伤风扇气动性能的适航符合性研究

为探索鸟撞损伤对风扇叶片气动性能的影响及适航相关条款的符合性,选取某典型大涵道比风扇转子为研究对象,对鸟撞损伤模型进行简化,采用全周数值模拟方法,研究了中鸟对典型风扇转子叶片损伤后造成的风扇气动性能变化,结果表明:不同数量叶片损伤时,风扇近堵点流量、峰值效率、稳定裕度及峰值效率点推力都较原型有不同程度的下降,变化量与损伤叶片数不呈线性关系;损伤3片叶片时,风扇峰值效率点推力相较于原型下降11.35%,最大推力相较于原型下降20.68%,故满足适航审定中推力损失不超过25%的要求.不同数量的损伤叶片自损伤处到叶尖通道内存在不同程度的流动分离,并导致风扇进出口流场发生了不同程度的畸变.     

混流可逆式水轮机转轮轴向水推力计算分析

分析了混流可逆式水轮机转轮轴向水推力的构成,给出了相关的数学计算模型．结合某抽水蓄能电站实际工程,分别利用解析计算和数值计算两种方法进行了水轮机转轮轴向水推力的比较计算,指出转轮轴向水推力的计算精度主要取决于高压腔内转轮表面所受轴向水推力F11、F21的计算精度,而影响F11、F21值大小的主要因素是止漏环漏水量和高压腔内水流的旋转角速度;当上、下止漏环外径差值较小并假定上、下止漏环漏水量相等的情况下,解析计算方法求出的转轮轴向水推力结果误差不大．     

微型涡喷发动机推力测量的新方法与验证

设计了一种适用于微型涡喷发动机推力测量的摆架式测力装置,通过台架试车试验测量了发动机推力、转速等工作性能参数,以及发动机尾喷管进口总温、总压等热力状态参数,再利用一维气动理论和试车数据计算得出理论推力。结果显示实测推力与理论推力基本吻合,验证了推力测量方法的合理性。在此基础上进一步分析了发动机的单位推力、推重比、单位迎面推力等指标,研究表明该发动机高速性能优于低速性能,满负荷工况下发动机推重比为7.4,并且在结构紧凑性方面具有优化设计空间。     

电磁-温度耦合条件下推力磁轴承涡流损耗分析

针对一类以实心推力盘为主要热源的电磁轴承转子系统,研究了电磁-温度耦合条件下从线圈加电到稳定运行整个过程中的电磁场,给出了电磁场涡流损耗的解析计算方法．通过将实例的计算结果与有限元方法及实验结果对比表明,采用该解析计算方法可简单、快捷及准确地解决系统初步设计时的参数选定问题．     

提高进气道冲压阻力测量精度的方法

为提高发动机飞行推力测量精度,对进气道冲压阻力测量计算方法进行了研究。鉴于进气道测量耙总压静压测点不遵循等环面分布,采用数值插值法获得等环面中心点的总压静压值,计算表明:靠近壁面的实际测点与其对应的等环面中心点之间的总压静压差异明显,总压最大差值为1. 0 kPa,静压最大差值为0. 73 kPa。分析了附面层厚度、分区域计算累加法、全区域计算平均法对流量、流速、冲压阻力的影响,结果表明:附面层造成的空气流量最大误差值可达1. 94 kg/s,差异较明显;采用分区域计算累加法与采用全区域总压静压平均值计算的空气流量差异小。采用分区域计算累加法与采用全区域总压静压平均值计算的冲压阻力最大差值仅为0. 09 kN,差异很小,两种方法在推力直接确定中都具有应用价值。     

轴流式水轮机轴向力的试验研究

介绍了模型试验中轴向力的测定、轴流式机组轴向力的一般变化规律、下游水位和机组顶盖补气对轴向力的影响等。提出了导叶全关时机组的负轴向力与下游水位的关系可按费洛德数相等进行原模型换算；机组甩负荷时，顶盖补气能有效地减小抬机力和转速升高；以及在数值计算中应以模型实测轴向力特性为基础建立数学模型计算水轮机动态过程中轴向力的变化规律才能有足够的精度，否则将造成较大的误差而无实用价值。     

推力轴承动力系统稳定性非线性分析及全局特性研究

用求解系统周期解分岔的庞加莱-牛顿-弗洛凯（Poincare-Newton-Floquet,PNF）法,对推力轴承的动力系统稳定性进行了研究。结合庞加莱（Poincare）映射与胞映射法的思想,提出了用于分析系统周期稳态解全局特性的数值计算方法-庞加莱胞映射法（Ponicare-Cell-Mappingn,PCM),并对推力轴承动力系统周期稳态解进行了全局特性的研究。结果表明,在推力轴承动力系统中存在着2次Hopf分岔,其系统参数u^-分别为1.54和3.26;当u^-值在两个分岔点之间时,系统仍然动力稳定的,当超过第2个分岔点后,系统的初值对系统的稳定性有很大影响,不同的初值会有不同的系统稳定性。     

离心力和热弹变形对大型水轮机推力轴承性能的影响

本文利用能量极小原理,采用三维分析方法,综合地考虑了瓦块力变形、热变形及油膜离心力等因素对大型水轮发电机组推力轴承性能的影响,采用等精度法处理并对轴承进行了性能计算.计算结果表明,油膜离心力和瓦块热弹变形对轴承性能有较大影响.