考虑热效应的液氧涡轮泵液封轮内流特性分析

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作者 王凯 徐敬畏 +4 位作者 赵四维 庄宿国 许开富 陈晖 刘厚林 《推进技术》 北大核心 2025年第5期92-106,共15页

液体火箭发动机液氧涡轮泵在运行过程中时常发生空化现象,复杂的空化流动对液封轮的密封性能造成影响。因此,本文在考虑热力学效应空化模型的基础上,从内部流动的角度深入分析了液氧涡轮泵首级液封轮密封性能和低温空化特性。研究表明:... 液体火箭发动机液氧涡轮泵在运行过程中时常发生空化现象,复杂的空化流动对液封轮的密封性能造成影响。因此,本文在考虑热力学效应空化模型的基础上,从内部流动的角度深入分析了液氧涡轮泵首级液封轮密封性能和低温空化特性。研究表明:与工作介质为液氮的试验结果相比,监测点的温度及压力的最大计算偏差分别为2.17%和6.13%;空化过程中伴随的离心效应促使液封轮后腔内形成汽相,有效抑制了泄漏;在入口压力为2.0 MPa,2.5 MPa,3.0 MPa时,相对于液相条件下的泄漏工况,泄漏流量分别减少了37.12%,46.31%和44.32%;尽管空化有助于减少泄漏,但相较于理想的液相环境,整体的封压能力仍有所下降;泄漏不明显时,汽相会在压力侧形成强烈的诱导涡(IV),而液相则主导产生前向台阶涡(FFSV);泄漏严重时,空化主要集中在槽形结构内部,形成后相台阶涡(BFSV),同时在结构外侧间隙可见片状空化;液封轮内空化主要有槽内空化和外侧间隙的附着空化两种类型;当入口压力较低时,槽内外形成环形的汽液界面,有效阻止了泄漏的发生,然而当入口压力增大后,外侧间隙的环形界面消失,槽内空化被限制在吸力面侧,外侧间隙则形成了以液相为主的泄漏通道。 展开更多

关键词 液体火箭发动机 液封轮 液氧涡轮泵 密封性能 低温空化 Omega涡识别

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诱导轮液氧空化流动特性数值仿真 被引量：1

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作者 项乐 李春乐 +1 位作者 许开富 张凯 《火箭推进》 CAS 北大核心 2024年第3期11-18,共8页

诱导轮是决定涡轮泵抗空化能力的关键部件,为了揭示诱导轮内部液氧空化流动特性,建立了基于能量方程源项修正的低温空化数值计算方法,同时耦合了液氧物性随温度变化关系,利用经典低温空化和诱导轮空化试验数据进行了充分验证,对某三叶... 诱导轮是决定涡轮泵抗空化能力的关键部件,为了揭示诱导轮内部液氧空化流动特性,建立了基于能量方程源项修正的低温空化数值计算方法,同时耦合了液氧物性随温度变化关系,利用经典低温空化和诱导轮空化试验数据进行了充分验证,对某三叶片诱导轮内部液氧空化流动进行了仿真分析。结果表明:低温介质空化过程中与周围液体存在剧烈的能量交换,但只有一部分空化溃灭释放的热量被传递至周围流场,通过调节能量方程源项中空化溃灭释热比例可使空化区尾部温度场预测精度提升0.5%。对比等温计算,考虑热效应后,液氧空化区范围和内部汽相体积分数大幅减小,对流道的阻塞程度降低,有效延缓了诱导轮扬程断裂。对3种温度下液氧空化流动进行仿真研究,发现液氧温度越高,空化范围越小,同时空化区温降越大,诱导轮空化性能改善也越显著。 展开更多

关键词 诱导轮 液氧空化 数值仿真 空化模型 热效应

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基于Omega涡识别理论的自适应空化流动模型 被引量：2

3

作者 屈念冲 许开富 +2 位作者 项乐 林荣浩 党枭睿 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期73-85,共13页

液体火箭发动机涡轮泵内存在多种空化类型,其发生机理有所不同,现有数值计算方法通常采用同一套模型预测所有类型空化,导致预测精度不足。为提高复杂空化流动的计算精度,提出了自适应空化流动模型。基于先进的Omega涡识别理论和ZGB空化... 液体火箭发动机涡轮泵内存在多种空化类型,其发生机理有所不同,现有数值计算方法通常采用同一套模型预测所有类型空化,导致预测精度不足。为提高复杂空化流动的计算精度,提出了自适应空化流动模型。基于先进的Omega涡识别理论和ZGB空化模型建立了相变系数自适应调整方法,以涡轮泵内两种典型空化(附着空化和泄漏涡空化)为对象,利用翼型实验对模型进行了验证。首先对比了几种涡识别方法的差异,发现Omega方法对阈值不敏感且物理意义明确,适合作为相变系数的取值依据;分析了相变系数对附着空化和泄漏涡空化的影响规律及两种典型空化的形成机理。结果表明:自适应模型相比ZGB模型,对泄漏涡空化的预测精度在大间隙下提升了约181%,小间隙提升了约27%,对附着空化的预测更接近实验结果;附着空化是吸力面脱落涡形成的原因,间隙泄漏流场的涡带和剪切层空化是由间隙泄漏涡和分离涡共同作用形成的。 展开更多

关键词 空化模型 Omega涡识别 相变系数 附着空化 叶顶间隙泄漏涡空化

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宽工作范围诱导轮空化不稳定及抑制

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作者 项乐 许开富 +3 位作者 陈晖 谭永华 李雨濛 林荣浩 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2327-2337,共11页

涡轮泵是液体火箭发动机的心脏,在特定工况下其内部会发生空化不稳定现象,导致涡轮泵振动量级大幅增加,严重影响发动机整机工作可靠性.以决定涡轮泵抗空化能力的关键部件诱导轮为研究对象,利用空化可视化实验和数值仿真对其内部空化流... 涡轮泵是液体火箭发动机的心脏,在特定工况下其内部会发生空化不稳定现象,导致涡轮泵振动量级大幅增加,严重影响发动机整机工作可靠性.以决定涡轮泵抗空化能力的关键部件诱导轮为研究对象,利用空化可视化实验和数值仿真对其内部空化流动特性进行深入分析,获得60%~120%设计点流量范围完整空化性能曲线,提出一种基于壳体改进的旋转空化抑制措施,并揭示抑制机理.结果表明:该型诱导轮抗空化能力随流量降低逐渐增强,空化首先发生在泄漏涡中,随空化数降低,泄漏涡空化逐渐沿吸力面向下游发展,影响相邻叶片冲角,在小流量范围诱发显著的1.2倍叶轮转频超同步旋转空化现象,直至空化延伸至叶片流道出口,导致扬程断裂;在叶尖前缘壳体设置台阶不会影响诱导轮稳态空化性能,但会改变泄漏涡空化的发展规律,使其呈现向上游摆动的趋势,削弱对相邻叶片冲角的影响,实现对全流量范围旋转空化的有效抑制.文章研究对于降低涡轮泵振动量级,进一步提升液体火箭发动机工作可靠性有一定指导意义. 展开更多

关键词 涡轮泵 空化不稳定 数值仿真 可视化实验 抑制技术

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风扇/压气机稳定性三维模型的研究 被引量：5

5

作者 许开富 乔渭阳 罗华玲 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期344-348,共5页

发展了一个基于体积力的可用于分析风扇/压气机性能和稳定性的三维可压缩模型。该模型先是利用三维CFD求解器求得在同一转速线下不同工作状态下的每一叶片排的叶轮机源项,然后通过求解带源项的三维非定常Eu ler方程,获得对风扇/压气机... 发展了一个基于体积力的可用于分析风扇/压气机性能和稳定性的三维可压缩模型。该模型先是利用三维CFD求解器求得在同一转速线下不同工作状态下的每一叶片排的叶轮机源项,然后通过求解带源项的三维非定常Eu ler方程,获得对风扇/压气机内部三维流场和性能的模拟。利用该模型对某一跨声速风扇级的三维流场和性能进行了数值模拟分析,特别是分析对比了在进口无畸变和进口有畸变情况下的风扇内部三维流场和气动性能。研究结果表明,所发展的计算模型的数值结果与实验结果吻合得很好。与实验结果相比,预测总温比的误差为1.2%,而预测总压比的误差小于4%。 展开更多

关键词 压气机 风扇 畸变 模型 数值仿真 稳定性

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雷诺数对涡轮叶尖流场影响的数值研究 被引量：16

6

作者 李伟 乔渭阳 +2 位作者 许开富 罗华铃 王惠斌 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期388-393,共6页

采用基于压力修正的三维计算流体力学程序,结合雷诺应力湍流模型和剪切应力传输湍流模型加壁面函数的方法,对某一轴流涡轮转子叶尖间隙流场进行了数值计算研究,详细计算了不同涡轮叶尖间隙高度和来流湍流度条件下雷诺数对涡轮转子间隙... 采用基于压力修正的三维计算流体力学程序,结合雷诺应力湍流模型和剪切应力传输湍流模型加壁面函数的方法,对某一轴流涡轮转子叶尖间隙流场进行了数值计算研究,详细计算了不同涡轮叶尖间隙高度和来流湍流度条件下雷诺数对涡轮转子间隙流场的影响,最后计算了转子效率。结果表明:当泄漏流流经叶尖时因为叶尖剪切力做功有块总压增大区;雷诺数带来的影响比湍流度和叶尖间隙高度带来的影响要大,湍流度的变化对流场影响不大;雷诺数对泄漏涡尺寸的影响不大,但低雷诺数会引起流动分离,带来损失,当雷诺数在文中的范围内变化时,效率下降近八个百分点。 展开更多

关键词 叶尖间隙高度^+ 湍流度 叶尖泄漏涡^+ 雷诺数 数值仿真

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涡轮叶尖迷宫式密封对泄漏流场影响的数值模拟 被引量：12

7

作者 李伟 乔渭阳 +1 位作者 许开富 罗华铃 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期88-94,共7页

采用基于密度修正的三维计算流体力学程序,结合雷诺应力湍流模型加壁面函数的方法,对某一轴流涡轮转子叶尖迷宫式密封对泄漏流场的影响进行了数值研究,分析了全叶冠密封和部分叶冠密封中的泄漏流场,并详细研究了迷宫密封采用的锯齿状肋... 采用基于密度修正的三维计算流体力学程序,结合雷诺应力湍流模型加壁面函数的方法,对某一轴流涡轮转子叶尖迷宫式密封对泄漏流场的影响进行了数值研究,分析了全叶冠密封和部分叶冠密封中的泄漏流场,并详细研究了迷宫密封采用的锯齿状肋条数目对密封效果的影响,最后计算了转子效率。结果表明:涡轮叶尖表面加叶冠对进行密封,可以显著提高涡轮效率,全叶冠密封下涡轮效率提高1.15301%,部分叶冠密封涡轮效率增加0.54713%;迷宫密封中锯齿状肋条数有一个最佳值,且在此锯齿状肋条数下进行迷宫密封涡轮效率相对无锯齿状肋条增加0.1%。 展开更多

关键词 叶尖泄漏流+ 迷宫密封+ 锯齿状肋条+ 叶冠 数值仿真

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涡轮叶尖泄漏流被动控制数值模拟 被引量：15

8

作者 李伟 乔渭阳 +1 位作者 许开富 罗华铃 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期591-597,共7页

结合基于密度修正的采用雷诺应力湍流模型加壁面函数的三维计算流体力学程序,通过在叶尖吸力面表面加肋条的被动控制方法以期减小叶尖间隙泄漏流动带来的损失,对某一轴流涡轮转子叶尖间隙泄漏流场的被动控制进行了数值模拟研究,并详细... 结合基于密度修正的采用雷诺应力湍流模型加壁面函数的三维计算流体力学程序,通过在叶尖吸力面表面加肋条的被动控制方法以期减小叶尖间隙泄漏流动带来的损失,对某一轴流涡轮转子叶尖间隙泄漏流场的被动控制进行了数值模拟研究,并详细分析了在不同肋条高度下泄漏流场细节,最后计算了涡轮效率。结果表明,在涡轮叶尖表面沿吸力面边缘镶肋条对泄漏流动进行被动控制,相对于与其相对叶尖间隙高度相等的基本间隙流场,涡轮效率增大;肋条高度对涡轮效率有较大影响,相对等绝对叶尖间隙高度的基本流场,增大肋条高度可以提高涡轮效率。在叶尖间隙区域前半部,肋条对泄漏流动的阻挡作用使得在叶尖表面出现回流区,阻碍泄漏流动;在叶尖间隙区域后半部,回流区消失。 展开更多

关键词 叶尖间隙高度+ 叶尖泄漏涡+ 被动控制 数值仿真

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尾缘喷气方式对涡轮叶栅气动性能的影响 被引量：8

9

作者 孙大伟 乔渭阳 +2 位作者 曾军 黄康才 许开富 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期641-646,共6页

以某涡轮叶栅为研究对象,采用试验和数值模拟相结合的方式研究了涡轮叶片不同喷气结构对叶栅性能的影响。对半开缝和对开缝两种尾缘冷气喷射的研究表明:当冷气流量比较小时,有一个总压损失随冷气量增大先增加后减小的趋势:当冷气量较大... 以某涡轮叶栅为研究对象,采用试验和数值模拟相结合的方式研究了涡轮叶片不同喷气结构对叶栅性能的影响。对半开缝和对开缝两种尾缘冷气喷射的研究表明:当冷气流量比较小时,有一个总压损失随冷气量增大先增加后减小的趋势:当冷气量较大时,冷气造成的总压损失随冷气增大而减小。在相同条件下,半开缝叶栅出口的总压损失系数小于对开缝叶栅出口的总压损失系数。叶栅出口平均气流角随着喷气比的增大呈减小的趋势,但变化范围很小。 展开更多

关键词 涡轮叶栅 开缝 总压 损失

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叶片前缘改型对涡轮叶栅二次流的影响 被引量：7

10

作者 孙大伟 乔渭阳 +1 位作者 孙爽 许开富 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期187-191,228,共6页

以某典型高压涡轮叶栅为研究对象,采用数值模拟的方法对比分析了两种端壁前缘改型结构对涡轮叶栅二次流产生的影响。结果表明,带状结构(Fillet)以及适当尺寸的球形结构(Bulb)可以改善涡轮叶栅内部二次流,并且降低涡轮出口气动损失。其... 以某典型高压涡轮叶栅为研究对象,采用数值模拟的方法对比分析了两种端壁前缘改型结构对涡轮叶栅二次流产生的影响。结果表明,带状结构(Fillet)以及适当尺寸的球形结构(Bulb)可以改善涡轮叶栅内部二次流,并且降低涡轮出口气动损失。其中尺寸的选择对于球形结构(Bulb)影响很大。两种不同的改型结构相比较,带状结构(Fillet)改型方案对二次流的改善效果较为明显,结果更为理想。 展开更多

关键词 高压涡轮 前缘改型 二次流 气动损失

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涡轮叶尖间隙泄漏涡不稳定性分析 被引量：11

11

作者 李伟 乔渭阳 许开富 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期204-207,共4页

结合Rains间隙泄漏涡模型和长波不稳定性理论,应用高雷诺数k-ε湍流模型加壁面函数,基于压力修正的三维计算流体力学程序,对某一轴流涡轮平面叶栅叶尖间隙流场进行仿真,通过将叶尖间隙泄漏涡与其在机匣表面镜像形成的虚拟泄漏涡组合成... 结合Rains间隙泄漏涡模型和长波不稳定性理论,应用高雷诺数k-ε湍流模型加壁面函数,基于压力修正的三维计算流体力学程序,对某一轴流涡轮平面叶栅叶尖间隙流场进行仿真,通过将叶尖间隙泄漏涡与其在机匣表面镜像形成的虚拟泄漏涡组合成一对泄漏涡,对涡轮叶尖间隙泄漏涡的不稳定性进行了分析,并计算了五个不同叶尖间隙高度下泄漏涡的最不稳定的波长及对应的频率。结果表明,利用长波不稳定性理论可以预测叶尖泄漏涡的不稳定性和最不稳定的波长及对应的频率,从而为采用合成射流控制方法去控制涡轮叶尖泄漏涡提供理论基础。 展开更多

关键词 叶尖间隙高度 叶尖间隙泄漏涡 不稳定性 数值仿真

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缝隙诱导轮多工况汽蚀性能研究 被引量：7

12

作者 王文廷 许开富 +1 位作者 李永鹏 严俊峰 《火箭推进》 CAS 2019年第1期8-13,共6页

针对某流量工况变比20的高速离心泵,为提升其变工况抗汽蚀性能,提出了缝隙诱导轮方案。分别进行了常规变螺距诱导轮和缝隙诱导轮泵汽蚀仿真计算和水力性能试验,分析了多工况泵的汽蚀断裂特性和汽蚀气泡分布等流场特征,获得了两种诱导轮... 针对某流量工况变比20的高速离心泵,为提升其变工况抗汽蚀性能,提出了缝隙诱导轮方案。分别进行了常规变螺距诱导轮和缝隙诱导轮泵汽蚀仿真计算和水力性能试验,分析了多工况泵的汽蚀断裂特性和汽蚀气泡分布等流场特征,获得了两种诱导轮泵多工况汽蚀性能和外特性。结果表明,与常规诱导轮相比,缝隙诱导轮拓宽了高速离心泵稳定工作工况范围,小流量工况泵的抗汽蚀性能明显提升,额定工况汽蚀性能相当;缝隙诱导轮小流量工况效率略有提升,大流量工况泵效率和扬程均有降低。 展开更多

关键词 缝隙诱导轮 多工况 汽蚀性能

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多场环境下涡轮盘的强度与振动安全性仿真优化研究 被引量：8

13

作者 任众 朱东华 许开富 《火箭推进》 CAS 2016年第6期36-42,共7页

涡轮盘作为发动机的关键部件,工作在高温、高负荷、高转速及大振动的环境中,由强度与振动问题引起的轮盘破坏是发动机的常见故障之一。本文采用气热固耦合的方法,对某发动机一级涡轮盘进行有限元结构与模态仿真,并采用相应的静强度与振... 涡轮盘作为发动机的关键部件,工作在高温、高负荷、高转速及大振动的环境中,由强度与振动问题引起的轮盘破坏是发动机的常见故障之一。本文采用气热固耦合的方法,对某发动机一级涡轮盘进行有限元结构与模态仿真,并采用相应的静强度与振动准则进行安全性分析。结果表明,轮盘中心孔处的静强度安全余量较小,且二节径、三节径耦合频率与工作频率的避开率小于10%,工作时存在共振危险。经过结构优化,将轮盘厚度增加25%,同时根部局部加厚,中心孔处应力水平显著降低,各节径耦合共振频率的避开率均大于20%,涡轮盘的安全性满足要求。 展开更多

关键词 涡轮盘 气热固耦合 安全性分析 结构优化

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基于转捩模型的涡轮流场及性能数值模拟 被引量：4

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作者 罗华玲 乔渭阳 许开富 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期778-783,共6页

基于耦合Langtry-Menter转捩模型的SST湍流模型，通过求解雷诺平均的N—S方程组对不同雷诺数工况下5台涡轮部件的性能及流场进行了全三维粘性定常计算。计算结果表明，所预测的5台涡轮效率及流通能力随雷诺数减小的变化量较俄罗斯经验... 基于耦合Langtry-Menter转捩模型的SST湍流模型，通过求解雷诺平均的N—S方程组对不同雷诺数工况下5台涡轮部件的性能及流场进行了全三维粘性定常计算。计算结果表明，所预测的5台涡轮效率及流通能力随雷诺数减小的变化量较俄罗斯经验关联曲线所给出的变化量偏低1～2个百分点左右。总的来说，建立的基于转捩模型的数值计算方法能够较好地评估雷诺数效应对涡轮性能的影响，具有较好的工程应用价值。 展开更多

关键词 雷诺数效应 涡轮性能 转捩模型 数值模拟

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涡轮叶型冷热态转换在液体火箭发动机中的应用 被引量：4

15

作者 任众 许开富 韩飞 《火箭推进》 CAS 2018年第2期33-38,共6页

闭式循环液体火箭发动机涡轮叶片载荷大,温度分布复杂,叶片变形对气动参数影响显著。在以往的液体火箭发动机涡轮设计中,一般将设计出的叶片直接进行加工,而不考虑工作变形的影响。提出了一种叶片冷热态转换的方法,并以某发动机主涡轮... 闭式循环液体火箭发动机涡轮叶片载荷大,温度分布复杂,叶片变形对气动参数影响显著。在以往的液体火箭发动机涡轮设计中,一般将设计出的叶片直接进行加工,而不考虑工作变形的影响。提出了一种叶片冷热态转换的方法,并以某发动机主涡轮为研究对象,首先通过气热固耦合仿真对比叶片变形对气动性能的影响,变形后的涡轮效率、流量、轴向力等参数均发生了显著变化,然后通过修正迭代对该叶片进行变形补偿,将热态工作叶片转化为冷态加工叶片。结果表明,该方法可以使叶型的气动参数得到精确控制,可开展工程应用。 展开更多

关键词 液体火箭发动机 涡轮叶片 变形影响分析 冷热态转换

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大负荷低压涡轮叶型分离转捩流动的大涡模拟 被引量：2

16

作者 罗华玲 乔渭阳 许开富 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期411-418,共8页

应用动力模式大涡模拟数值方法,对来流无扰动、不可压、雷诺数为5×104(基于进口速度和轴向弦长),定常来流条件下大负荷低压涡轮叶型(Pak B)叶型吸力面非定常分离转捩流动进行了三维数值模拟。在与相关实验数据的对比基础之上,对非... 应用动力模式大涡模拟数值方法,对来流无扰动、不可压、雷诺数为5×104(基于进口速度和轴向弦长),定常来流条件下大负荷低压涡轮叶型(Pak B)叶型吸力面非定常分离转捩流动进行了三维数值模拟。在与相关实验数据的对比基础之上,对非定常流动物理信息进行了详细的分析讨论,揭示了计算来流状态下的Pak B叶型吸力面非定常分离转捩流动机理。结果表明,由无粘Kelvin-Helmholtz机制产生的、空间线性增长的初始二维不稳定性在分离剪切内诱导展向旋涡形成并脱落,脱落过程中的展向涡在非线性增长的三维不稳定性作用下发生变形并最终破碎成湍流。计算得到的Kelvin-Helmholtz不稳定性特征频率处于相关实验测量范围内。 展开更多

关键词 航空发动机 涡轮 叶型 分离流 转捩流 大涡模拟

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结构变形对斜流压气机性能的影响研究 被引量：2

17

作者 朱东华 任众 许开富 《火箭推进》 CAS 2016年第3期50-55,共6页

采用基于有限元的结构静强度分析和CFD全三维流场仿真手段,对某斜流压气机工作状态下结构变形和变形后的气动性能进行研究,结果表明:提出的数值仿真流程能够有效模拟压气机工作状态下结构变形对气动性能的影响,从而为发动机系统参数平... 采用基于有限元的结构静强度分析和CFD全三维流场仿真手段,对某斜流压气机工作状态下结构变形和变形后的气动性能进行研究,结果表明:提出的数值仿真流程能够有效模拟压气机工作状态下结构变形对气动性能的影响,从而为发动机系统参数平衡提供数据支撑;压气机叶片前缘顶部刚度小,变形量大,但对叶轮气动性能影响较小;叶轮尾缘边径向变形对压气机增压能力影响显著;顶部泄漏间隙的变化对压气机效率产生影响。 展开更多

关键词 压气机 工作状态 结构变形 流场分析

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火箭发动机涡轮叶片动态响应计算及方法 被引量：2

18

作者 任众 许开富 朱东华 《火箭推进》 CAS 2020年第6期45-51,共7页

随着可重复使用发动机的研制,必须对涡轮叶片的高周疲劳问题开展深入研究。提出了一种针对局部进气冲击式涡轮在气流激振力作用下的动态响应理论计算模型,将叶片简化为悬臂梁结构,同时考虑离心力及阻尼的影响,建立其受迫振动微分方程及... 随着可重复使用发动机的研制,必须对涡轮叶片的高周疲劳问题开展深入研究。提出了一种针对局部进气冲击式涡轮在气流激振力作用下的动态响应理论计算模型,将叶片简化为悬臂梁结构,同时考虑离心力及阻尼的影响,建立其受迫振动微分方程及求解方法,同时提出了一种局部进气涡轮叶片气流激振力的简化模型。以某发动机涡轮叶片为研究对象,分别采用理论模型及三维流固耦合仿真的方法对叶片进行动态响应分析,通过两种方法的结果对比来验证理论模型的正确性。结果表明,与三维仿真结果相比,采用理论模型方法计算得到的叶片根部平均动应力低3.39%,响应频率高1.62%,响应最大幅值低11.4%。从而验证了理论模型的准确性,可以采用该方法开展火箭发动机涡轮叶片高周疲劳设计。 展开更多

关键词 可重复使用火箭发动机 冲击式涡轮 动态响应 理论模型 流固耦合仿真 高周疲劳

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静子叶片表面状态对涡轮性能影响的研究

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作者 王晓锋 毛凯 +2 位作者 许开富 李向阳 王琳 《火箭推进》 CAS 2018年第5期16-20,共5页

涡轮静子蜡模成型工艺的改变,导致静子叶片表面状态有很大不同。在分析具体快速成型工艺原理的基础上,利用均匀B样条曲线构造不同表面状态的叶片型线,并进行内部流场数值模拟。结果表明,叶片表面越光滑,涡轮性能越接近理想设计状态。吸... 涡轮静子蜡模成型工艺的改变,导致静子叶片表面状态有很大不同。在分析具体快速成型工艺原理的基础上,利用均匀B样条曲线构造不同表面状态的叶片型线,并进行内部流场数值模拟。结果表明,叶片表面越光滑,涡轮性能越接近理想设计状态。吸力面表面状态对涡轮性能的影响更明显,随吸力面光滑程度的增加涡轮效率和流通面积分别增大12%和3%。 展开更多

关键词 涡轮静子 B样条曲线 表面状态 快速成型

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液体火箭发动机诱导轮空化热力学效应研究 被引量：6

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作者 项乐 陈晖 +3 位作者 谭永华 刘诗鑫 许开富 张亚太 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期812-819,共8页

为了研究空化热力学效应,以模型诱导轮为研究对象,改变流量、水温等条件,对其内部空化流动进行了可视化实验研究,完整记录了从空化初生至性能断裂点各工况的空化区形态。结果表明:温度对诱导轮无空化水力性能没有显著影响,但是高温下诱... 为了研究空化热力学效应,以模型诱导轮为研究对象,改变流量、水温等条件,对其内部空化流动进行了可视化实验研究,完整记录了从空化初生至性能断裂点各工况的空化区形态。结果表明:温度对诱导轮无空化水力性能没有显著影响,但是高温下诱导轮的空化性能断裂点被显著延后,体现了热力学效应的影响。对比不同温度下的空化区形态,发现热力学效应的强弱与流动工况密切相关,在小空化数下体现得更为显著。同时引入一种半经验的理论模型预测热效应对空化性能的影响,小流量(Φ=0.071)下预测结果与实验结果平均偏差为5.5%,大流量(Φ=0.088)下平均偏差为10.8%,验证了模型在本文应用条件下的可靠性。 展开更多

关键词 液体火箭发动机 诱导轮 空化 热力学效应 可视化

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