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转子尖部角区分离对高负荷压气机性能影响的实验与数值研究 被引量:1
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作者 于贤君 侯景韬 +1 位作者 安广丰 刘宝杰 《推进技术》 北大核心 2025年第2期67-78,共12页
为了探究转子尖部角区分离对高负荷压气机性能及内部流场的影响,以设计负荷系数为0.46的单级高负荷压气机为研究对象,通过实验与数值计算研究了转子叶尖间隙为0.6%与1.3%叶高的两种情况下高负荷压气机级特性与内部流场细节,分析了转子... 为了探究转子尖部角区分离对高负荷压气机性能及内部流场的影响,以设计负荷系数为0.46的单级高负荷压气机为研究对象,通过实验与数值计算研究了转子叶尖间隙为0.6%与1.3%叶高的两种情况下高负荷压气机级特性与内部流场细节,分析了转子尖部角区分离对于高负荷压气机性能的影响规律及其流动机制。结果表明,转子叶尖间隙为0.6%叶高时,小流量工况下转子尖部吸力面出现了明显的角区分离;而转子叶尖间隙为1.3%叶高时,小流量工况下转子尖部流动由泄漏流主导。随着小间隙下转子尖部角区分离的增强,转子尖部堵塞与损失剧烈增长;同时,由于转子吸力面径向迁移的增强,小流量工况下转子近轮毂区域损失降低、负荷升高。相应地,压气机级总压升随流量减小表现出“先平缓,再升高,最后快速下降”的特点,级效率随着小流量工况总压升的进一步升高快速下降。 展开更多
关键词 高负荷压气机 角区分离 转子 实验研究 数值模拟
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低雷诺数轴流压气机叶型气动优化 被引量:1
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作者 陈璇 张明亮 +3 位作者 李万松 杨晨 杨金广 高丽敏 《推进技术》 北大核心 2025年第1期84-93,共10页
为研究低雷诺数下轴流压气机叶型优化设计方法,本文验证了准三维求解器MISES对于低雷诺数流动的预测精度,对于V103叶型计算得到的转捩位置与实验值偏差小于5%,证实了其在低雷诺数流动中的可用性;基于多圆弧(MCA)叶型程序,利用增强精英... 为研究低雷诺数下轴流压气机叶型优化设计方法,本文验证了准三维求解器MISES对于低雷诺数流动的预测精度,对于V103叶型计算得到的转捩位置与实验值偏差小于5%,证实了其在低雷诺数流动中的可用性;基于多圆弧(MCA)叶型程序,利用增强精英保留遗传算法,搭建轴流压气机叶型准三维气动优化设计平台;以总压损失系数为优化目标,出口气流角为约束条件,对V103叶型进行了低雷诺数单点和高低雷诺数综合优化设计。结果表明:低雷诺数单点优化后,抑制了叶型层流分离泡现象,总压损失系数减小31.31%,性能显著改善;高低雷诺数综合优化后叶型在高雷诺数和低雷诺数下总压损失分别减小了3.05%和3.03%。本文研究结果证明了所发展工具的有效性和考虑雷诺数叶型优化的可行性。 展开更多
关键词 轴流压气机 叶型 气动优化 准三维 多圆弧
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预旋系统流动换热与功耗特性数值研究
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作者 穆林 谢彭未 +5 位作者 缪洪超 王爽 赵红娇 尚妍 浦航 东明 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第10期2012-2020,共9页
涡轮预旋系统的功热转换特性直接影响旋转动叶对腔内气流的冷却效果,为确保充分冷却透平叶片与轮盘同时降低泵功损耗,本文针对涡轮盘腔内流动和换热特性展开研究。利用计算流体力学方法建立涡扇发动机预旋系统的二维轴对称旋流模型,对... 涡轮预旋系统的功热转换特性直接影响旋转动叶对腔内气流的冷却效果,为确保充分冷却透平叶片与轮盘同时降低泵功损耗,本文针对涡轮盘腔内流动和换热特性展开研究。利用计算流体力学方法建立涡扇发动机预旋系统的二维轴对称旋流模型,对典型工况和考虑多因素影响时预旋系统内气体的流动换热特性进行数值研究,结合理论分析揭示了预旋系统泵功损耗特性与预旋喷嘴入口质量流量、入口气流角及涡轮转速的关联机制。结果表明:随入口气流角从12°升高到15°,泵功损耗平均增加3.19%;入口流量范围为5~7 kg/s时,流量增大1 kg/s,泵功损耗增加36.01%;涡轮转速范围为8000~16000 r/min时,转速升高2000 r/min,泵功损耗增加20.06%。通过多项式函数拟合建立泵功损耗关系式,系统功耗特性与入口质量流量和涡轮转速具有强关联性。 展开更多
关键词 预旋系统 数值模拟 流动换热 功率损耗 入口质量流量 入口气流角 涡轮转速 函数拟合
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水增强型涡轮风扇发动机技术进展
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作者 王维 刘家宇 +2 位作者 宋经远 罗康 帅永 《航空发动机》 北大核心 2025年第4期43-48,共6页
随着对航空动力经济性和环保的要求逐渐提升,一种水增强型涡轮风扇发动机技术近年来受到越来越多的关注。该项技术通过将发动机尾气中的水分进行冷凝、回收、再热,然后将再热后的水蒸气重新注入燃烧室参与燃烧。在水增强型涡轮风扇发动... 随着对航空动力经济性和环保的要求逐渐提升,一种水增强型涡轮风扇发动机技术近年来受到越来越多的关注。该项技术通过将发动机尾气中的水分进行冷凝、回收、再热,然后将再热后的水蒸气重新注入燃烧室参与燃烧。在水增强型涡轮风扇发动机技术工作参数对热循环性能的影响、氢燃料与煤油燃料的对比、蒸汽发生器与换热器相关设计等方面对该技术研究现状进行了梳理介绍。基于该技术的研究现状,指出了该技术对热效率和推力的增加都有明显的效益,但目前只考虑了单一过程或进行了过度简化,且由于该系统中冷凝器内换热过程涉及多相、多组分的复杂相变传热过程,必然使得冷凝器结构复杂,故而在未来更深入的研究需要建立更为完善的循环过程且冷凝器结构的高紧凑、轻量化设计是重点关注的问题,同时展望了该项技术走向成熟应用的重要指标:水增强型涡轮风扇发动机内多过程如何进行一体化耦合及如何综合考评该技术带来的经济性与不利影响。 展开更多
关键词 水增强型涡扇发动机 燃烧控制 污染物排放 水蒸气回收利用 热力循环 蒸汽发生器
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鼓包唇口对边界层抽吸涵道风扇的性能影响及作用机理研究
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作者 王磊 苏冠廷 +3 位作者 潘天宇 鹿哈男 郑孟宗 李秋实 《推进技术》 北大核心 2025年第4期37-49,共13页
分布式涵道推进旨在提高飞行器气动性能和降低燃油消耗。然而,边界层吸入会导致涵道风扇持续工作在进气畸变条件下,导致气动损失增加,降低飞机获得的整体气动效益。因此,发展了一种应用于涵道风扇进气唇口的鼓包流动控制方法,在改善飞... 分布式涵道推进旨在提高飞行器气动性能和降低燃油消耗。然而,边界层吸入会导致涵道风扇持续工作在进气畸变条件下,导致气动损失增加,降低飞机获得的整体气动效益。因此,发展了一种应用于涵道风扇进气唇口的鼓包流动控制方法,在改善飞行器表面流动损失的同时,降低了涵道风扇性能损耗。通过数值模拟研究了该流动控制方法在边界层抽吸(Boundary layer ingestion,BLI)进气条件下对涵道风扇的性能影响和作用机理。研究结果表明,相比于原型涵道风扇,鼓包壁面会形成一个中间高、两侧低的压力分布趋势,将边界层内的低动量流体向鼓包两侧排移。基于此,鼓包将唇口底部的低动量流体进行加速,减小了局部边界层的动量损失厚度。在不牺牲总压比的情况下,与原型涵道风扇相比,鼓包有效改善了进气唇口的畸变流场,转子域进口畸变指数下降9.7%。同时,由于唇口底部的畸变强度减小,叶片的局部负荷也随之减小,尤其是叶尖附近。此外,叶尖附近叶片负荷的减小导致压力面和吸力面法向压差减小,从而消除叶尖泄漏流与主流的相互作用,导致畸变区叶尖位置熵损失下降1.16%。在进气畸变条件下,非设计点的绝热效率提高了1.2%。 展开更多
关键词 涵道风扇 气动损失 唇口鼓包 叶尖泄漏流动 进气畸变
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基于高效自适应数据融合的螺旋桨气动力快速预测方法
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作者 王磊 苏冠廷 +3 位作者 高齐 郑勇峰 孔红华 李秋实 《推进技术》 北大核心 2025年第10期251-263,共13页
螺旋桨设计阶段的气动分析需要大量的高精度气动力数据以提高设计性能,但其获取成本高昂。为了缓解建模成本与模型精度之间的矛盾,本文构建了关联不同精度数据的混合精度气动数据融合模型,并提出了微元划分采样方法和自适应数据融合方法... 螺旋桨设计阶段的气动分析需要大量的高精度气动力数据以提高设计性能,但其获取成本高昂。为了缓解建模成本与模型精度之间的矛盾,本文构建了关联不同精度数据的混合精度气动数据融合模型,并提出了微元划分采样方法和自适应数据融合方法,以此实现径向基函数变可信度模型的高效初始化与高精度预测。作为验证,选用标准函数开展建模研究,并结合统计结果对方法精度优劣进行了对比。最后将该建模框架成功应用于三维螺旋桨气动力工程算例当中。结果表明,与传统模型相比,在仅有的少量高精度样本下,本文所采用的方法可以大幅提升变可信度模型收敛精度和建模效率,有效降低了采样成本;相较于低精度模型,误差可降低35.3%以上。 展开更多
关键词 螺旋桨性能预测 神经网络 高效率采样 数据融合 快速预测
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高温合金丝网编织定向发汗冷却技术
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作者 梁俊龙 黄鋆 《火箭推进》 北大核心 2025年第3期280-287,共8页
定向发汗冷却技术的优势在于从结构上增大热结构与冷却剂的换热面积,极大地利用了发汗冷却剂的物理热沉及化学热沉,实现了较小的冷却剂量防护较大的热结构面积。高温合金丝网编织定向发汗冷却技术融合了液/气膜冷却和流体介质的对流换... 定向发汗冷却技术的优势在于从结构上增大热结构与冷却剂的换热面积,极大地利用了发汗冷却剂的物理热沉及化学热沉,实现了较小的冷却剂量防护较大的热结构面积。高温合金丝网编织定向发汗冷却技术融合了液/气膜冷却和流体介质的对流换热技术,对于提高冷却剂的利用率,提升发动机性能具有很大的现实意义。从高热流定向发汗冷却数值仿真、冷态条件下定向发汗冷却材料定向角和发汗量测试、高温裂解态燃料发汗量测试及燃料与发汗面板相容性、高温合金丝网编织定向发汗冷却材料发动机热试考核研究这4个方面论述了高温合金丝网编织定向发汗冷却技术研究过程。 展开更多
关键词 高温合金 丝网编织 定向发汗冷却
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全局叶型扭转角误差对轴流压气机性能影响的不确定性量化分析方法 被引量:1
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作者 翟益琛 楚武利 +2 位作者 刘铠烨 莫喻钦 申轶豪 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第3期110-123,共14页
为了研究全局叶型扭转角误差对跨声速压气机叶片性能参数及流场结构的影响,以Rotor37为研究对象提出了一种不确定性量化流程及方法。首先基于主成分分析方法构建几何不确定性三维降阶模型,然后基于非嵌入式混沌多项式中三维正态分布变... 为了研究全局叶型扭转角误差对跨声速压气机叶片性能参数及流场结构的影响,以Rotor37为研究对象提出了一种不确定性量化流程及方法。首先基于主成分分析方法构建几何不确定性三维降阶模型,然后基于非嵌入式混沌多项式中三维正态分布变量的选取方法,用数值方法求解需求样本点上的全三维Reynolds-averaged Navier-Stokes方程以构建非嵌入式混沌多项式,借以评估大样本量下的性能响应,结果显示性能参数的统计结果服从正态分布,其平均水平不受影响,但存在约1%的波动。利用Spearman相关性分析得到影响流场的关键展向截面位置,结果表明效率与70%~100%叶高范围内的扭转角误差负相关性最强,加工时应着重提高此区域的加工精度。通过分析统计学意义下流场的波动情况和具有极端效率叶型的流场特征以探究扭转角误差对性能的影响机理,结果表明在间隙泄漏流与激波位置处的流场波动程度最剧烈,扭转角误差通过影响激波位置与泄漏流强度从而影响二者的相互干扰作用,继而影响下游的堵塞程度,最终对效率产生影响。由此可见,全局扭转角误差对叶片性能及流场的影响已不容忽视,在稳健性设计中应根据流场特征着重考虑。 展开更多
关键词 跨声速压气机叶片 扭转角误差 主成分分析 非嵌入式混沌多项式 不确定性量化
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叶轮机械流固热耦合仿真及自主可控软件研制
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作者 唐志共 何旭 +5 位作者 查浩 王子维 王栋志 储世博 柳阳威 李彬 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第8期76-99,I0001,共25页
叶轮机械作为动力能源领域的关键设备部件,其性能和效率直接关系到动力系统的服役表现。随着高性能计算机系统硬件水平的高速发展,以及流体、强度和传热领域数值仿真能力的不断提升,流固热耦合仿真技术对于叶轮机械的设计优化、性能预... 叶轮机械作为动力能源领域的关键设备部件,其性能和效率直接关系到动力系统的服役表现。随着高性能计算机系统硬件水平的高速发展,以及流体、强度和传热领域数值仿真能力的不断提升,流固热耦合仿真技术对于叶轮机械的设计优化、性能预测以及故障预防起着越来越关键的作用。本文对叶轮机械流体、强度以及流固和流热仿真领域的主要数值方法和挑战问题进行了分析,以国产自主涡轮动力叶轮机械流固热耦合仿真软件(AeroEngine Numerical Simulation,AENS)为载体,介绍了同构/异构流固热耦合仿真软件架构,以及高效的耦合算法和鲁棒的网格技术。通过典型叶轮机械AENS流固/流热耦合仿真结果与试验数据的对比分析,表明AENS具备在高温、高压、高转速条件下的流固热耦合模拟能力,其应用前景广阔,为叶轮机械正向多学科耦合设计提供了重要支撑。 展开更多
关键词 流固热耦合 软件架构 数值仿真 叶轮机械 多学科耦合设计
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无导叶对转涡轮动叶轴向间隙对高压叶顶泄漏流级间发展规律影响
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作者 董甜甜 赵巍 +3 位作者 隋秀明 浦健 雒伟伟 赵庆军 《航空发动机》 北大核心 2025年第2期75-83,共9页
为阐明无导叶对转涡轮(VCRT)不同动叶轴向间隙(ASR)下高压(HP)叶顶泄漏流(TLF)的级间流动规律及其对低压(LP)叶顶区域流场的影响,对高负荷跨声速无导叶对转涡轮进行了非定常数值模拟,分析并比较了不同ASR下高压和低压叶顶区域气动参数... 为阐明无导叶对转涡轮(VCRT)不同动叶轴向间隙(ASR)下高压(HP)叶顶泄漏流(TLF)的级间流动规律及其对低压(LP)叶顶区域流场的影响,对高负荷跨声速无导叶对转涡轮进行了非定常数值模拟,分析并比较了不同ASR下高压和低压叶顶区域气动参数和流场特征的变化。结果表明:当ASR为高压动叶叶顶轴向弦长(C_(ax))的20%~50%时,级间过渡段的较大扩张率使得高压叶顶泄漏流向级间端壁迁移汇聚,引起堵塞,导致高压叶顶泄漏流级间速度的周向分量较大、气动损失较高。此外,更多的高压叶顶泄漏流有助于形成更强的低压上通道涡(UPV),增加其强度和损失,从而在叶顶区域造成更大的总气动损失。当ASR增加到50%~75%C_(ax)时,级间过渡段扩张率降低,显著减少了高压叶顶泄漏流向级间端壁的迁移。高压叶顶泄漏流不再被阻塞,其级间耗散加速,从而降低了损耗。同时,高压叶顶泄漏流在形成低压上通道涡中的参与减少导致高压叶顶泄漏流的强度及其在低压通道中的输运损耗增加,以及低压上通道涡的强度和损耗降低。因此,叶顶区域的总气动损失逐渐减小。当ASR进一步增加到75%~100%C_(ax)时,高压叶顶泄漏流的级间输运距离增加,加速了其级间耗散并降低了损耗。高压叶顶泄漏流在低压通道中的强度和输运损失也降低了。同时,有助于形成低压上通道涡的高压叶顶泄漏流进一步减少,导致低压上通道涡强度和损失降低。因此,叶顶区域的总气动损失进一步减少。当ASR进一步增加到100%~150%C_(ax)时,除了高压叶顶泄漏流的级间输运损失增加外,叶顶区域流场几乎没有变化。因此,存在最佳ASR使高压叶顶间隙泄漏流气动损失最小,此时级间过渡段扩张角约为10°。 展开更多
关键词 无导叶对转涡轮 动叶轴向间隙 非定常 高压叶顶泄漏流 级间流动
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多源不确定性对涡轮部件气动与换热性能影响的研究进展
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作者 邹正平 陈永超 +4 位作者 姚李超 王小京 罗佳奇 李维 曾军 《推进技术》 北大核心 2025年第10期1-44,共44页
几何与气动热力参数等客观偏差引起涡轮部件实际性能的随机波动,此影响在超高负荷等极端情况下显著增强,导致实际性能剧烈分散甚至出现“黑天鹅”事件;设计研究人员的主观认知不足也会干扰涡轮的设计和分析结果。因此,降低多源不确定性... 几何与气动热力参数等客观偏差引起涡轮部件实际性能的随机波动,此影响在超高负荷等极端情况下显著增强,导致实际性能剧烈分散甚至出现“黑天鹅”事件;设计研究人员的主观认知不足也会干扰涡轮的设计和分析结果。因此,降低多源不确定性影响对提升全寿命周期涡轮部件的实际性能具有重要意义。本文详细介绍了不确定性来源与分布特征、不确定性量化分析方法、不确定性对涡轮性能影响等方面的研究进展,探讨了如何在涡轮设计、制造和实际运行中抑制不确定性影响并提出了涡轮不确定性研究面临的挑战。已有研究表明:当前已针对不确定性来源与分布特征、不确定性量化分析方法、不确定性引起涡轮性能的随机波动等方面开展了广泛深入的研究,其中,识别不确定性来源并明确其分布特征、发展量化分析方法是量化不确定性对涡轮性能影响的基础;这些研究为发展计及不确定性影响的涡轮设计方法、制造工艺和运行-维护策略提供关键支撑。整体来看,在研究基础方面,仍须进一步补充全面充分的实测数据和涡轮复杂流动背后的物理知识,并不断发展稀疏高精度的量化分析方法,进而精确量化超高负荷等极端情况下不确定性对涡轮性能的显著影响,深入探究不确定性影响与流动状态非线性变化的耦合作用机制。在此基础上,全面发展计及不确定性影响的鲁棒性设计方法、制造工艺和运行-维护策略,以有效提升涡轮部件全寿命周期内的实际性能。 展开更多
关键词 涡轮 多源不确定性 分布特征 不确定性量化分析 非线性影响 鲁棒性设计 综述
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侧壁多孔射流压比对稳态总压畸变模拟的影响规律
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作者 张冬晨 项效镕 +3 位作者 刘翼腾 任三群 赵巍 赵庆军 《推进技术》 北大核心 2025年第5期265-277,共13页
针对发动机地面与高空模拟试验中不同形式总压畸变在线模拟的需求,采用数值仿真方法,研究了侧壁多孔射流畸变模拟器不同射流压比下肾形反旋涡对的沿程演变规律,以及其对总压畸变分布与畸变指数的影响机制。同时,提出了一种总压畸变图谱... 针对发动机地面与高空模拟试验中不同形式总压畸变在线模拟的需求,采用数值仿真方法,研究了侧壁多孔射流畸变模拟器不同射流压比下肾形反旋涡对的沿程演变规律,以及其对总压畸变分布与畸变指数的影响机制。同时,提出了一种总压畸变图谱特征参数牵引下的畸变模拟器侧壁单孔/双孔射流周向组合排布与压比调控方法,在总压恢复系数基本维持不变的情况下总压畸变指数模拟相对偏差可控制在5%以内。研究结果表明,侧壁单孔射流所致肾形反旋涡对与射流柱的沿程掺混直接影响总压损失分布特征,低压区穿透深度、尺寸大小均随射流压比增大而增加但增速趋缓;双孔射流夹角与射流压比单调影响两组反旋涡对的3种形态,低压区穿透深度、尺寸大小均随射流压比增大而增加,但随射流夹角的变化同反旋涡对的3种形态密切相关;单孔与双孔射流下总压畸变指数随射流压比先增后减,且随着射流夹角增加畸变指数变化拐点所对应的射流压比逐步增大。 展开更多
关键词 畸变模拟 稳态畸变 射流 肾形涡结构 总压分布 畸变指数
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静子轮毂间隙对核心驱动风扇内部流动影响研究
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作者 邓坤盈 阳诚武 +3 位作者 罗乔丹 远世龙 赵胜丰 卢新根 《推进技术》 北大核心 2025年第8期49-62,共14页
受上下游风扇和高压压气机匹配环境限制,核心机驱动风扇(CDFS)静子轮毂不能向上抬升,导致静子根部流动容易出现角区分离/失速,影响其性能和稳定性。为探究叶根间隙对CDFS静子流动的影响机制,以改善CDFS静子根部角区流动,本文采用数值模... 受上下游风扇和高压压气机匹配环境限制,核心机驱动风扇(CDFS)静子轮毂不能向上抬升,导致静子根部流动容易出现角区分离/失速,影响其性能和稳定性。为探究叶根间隙对CDFS静子流动的影响机制,以改善CDFS静子根部角区流动,本文采用数值模拟方法研究了CDFS静子轮毂间隙大小、尾缘间隙长度对CDFS两个模态内部流动的影响。结果表明,静子轮毂相对间隙从0.5%变化到2.0%,相较于基准模型,引入轮毂间隙改善了静子角区的流动分离,失速裕度在两种模态下均明显提升,双外涵模态(DBM)提升更为明显,失速裕度最小改进量为11.56%;不同模态下,轮毂间隙对效率的影响呈现相反趋势。综合权衡两种模态下的效率和失速裕度,存在最佳轮毂相对间隙值使得CDFS综合性能最佳,文中最佳轮毂间隙值为1.0%弦长。以最佳间隙值为基础,开展了轮毂间隙弦向长度对CDFS影响的研究。尾缘间隙的泄漏流抑制了横向二次流向吸力面角区输运低能流体,改善了静子角区分离流动而提高了失速裕度;尾缘间隙长度增加,泄漏流强度增强,根部流动损失增加,CDFS峰值效率降低。 展开更多
关键词 变循环发动机 核心机驱动风扇 悬臂静子 轮毂泄漏流 失速裕度
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中低转速下静子可调对变循环分离风扇流通能力的影响研究
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作者 安广丰 周瑞 +1 位作者 于贤君 刘宝杰 《推进技术》 北大核心 2025年第1期60-74,共15页
可调静子是变循环分离风扇在中低转速下实现更大流通能力的关键手段。本文针对“2+1”和“1+2”两种构型变循环分离风扇的极限流通能力随进口导叶(IGV)和静子调节的变化规律展开了数值模拟研究。研究结果表明,涵道比和可调静子组合调节... 可调静子是变循环分离风扇在中低转速下实现更大流通能力的关键手段。本文针对“2+1”和“1+2”两种构型变循环分离风扇的极限流通能力随进口导叶(IGV)和静子调节的变化规律展开了数值模拟研究。研究结果表明,涵道比和可调静子组合调节情况下,“1+2”变循环分离风扇的极限流通能力更强;而涵道比固定为0.3时,“2+1”变循环分离风扇的极限流通能力更强。进一步的分析表明,IGV的调节角度决定了第一级风扇流量-压比特性线位置,从而决定了风扇的理论极限流通能力;而所有可调静子叶片的调节角度决定了第一级风扇与后面级风扇的匹配状态,从而决定了第一级风扇在自身特性线上匹配的最大流量状态,进而决定了风扇的实际极限流通能力。涵道比和可调静子组合调节情况下,“1+2”变循环分离风扇可用的IGV调节角度更大,因此其极限流通能力更强;涵道比固定情况下变循环分离风扇的极限流通能力与初始状态下各级的匹配有关,对于本文研究的两种构型变循环分离风扇,涵道比为0.3时“2+1”变循环分离风扇各级匹配状态有利于获得更大的可用IGV调节角度,因此其极限流通能力更强。 展开更多
关键词 变循环发动机 变循环分离风扇 可调静子 极限流通能力 级匹配分析
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轴向分级环形燃烧室点火机理的实验研究
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作者 曾琦 朱志新 +6 位作者 于皓 曹俊 黎超超 王良 郑耀 夏一帆 王高峰 《推进技术》 北大核心 2025年第2期145-153,共9页
本文针对涡轴发动机燃油轴向分级低排放燃烧组织方案,开展了周向点火机理研究。设计搭建了一种预燃级后置斜喷的环形可视化模型燃烧室实验平台,采用高速光学诊断方法,对不同流量、当量比和主/预燃级匹配位置对周向点火联焰过程进行了实... 本文针对涡轴发动机燃油轴向分级低排放燃烧组织方案,开展了周向点火机理研究。设计搭建了一种预燃级后置斜喷的环形可视化模型燃烧室实验平台,采用高速光学诊断方法,对不同流量、当量比和主/预燃级匹配位置对周向点火联焰过程进行了实验测量,分析了周向点火联焰过程的火焰传播模式,获得了环形燃烧室点火和贫油熄火边界。实验结果表明,当预燃级喷嘴中心轴线正对主燃级头部中心时,燃油周向顺时针和逆时针斜喷的周向联焰过程都为单向逆时针传播模式;当两者中心线错开时,周向联焰过程呈双向传播模式。在预燃级喷嘴斜喷方向与主燃级头部旋流方向一致的情况下,逆时针方向的火焰锋面沿燃烧室外壁传播,而顺时针方向的火焰峰面沿内壁传播。将预燃级喷嘴设置于主燃级相邻两头部中间时,周向联焰时间与贫油点熄火边界综合性能最佳,其周向联焰时间短至156 ms,点火极限当量比为0.16,贫油熄火边界当量比低至0.065。 展开更多
关键词 环形燃烧室 轴向分级 光学诊断 周向点火联焰 点熄火边界
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周向畸变进气下轴流压气机的失稳预报方法研究
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作者 范忠岗 刘洋 +2 位作者 巴顿 张敏 杜娟 《推进技术》 北大核心 2025年第4期104-112,共9页
为了提高预报方法的可靠性,在低速轴流压气机上针对周向畸变下的失稳机理和预报方法进行了实验研究,其中畸变进气条件通过畸变板产生,并通过在转子叶顶布置的动态压力传感器测量非定常压力信号,运用自相关分析对其进行处理,提出了以自... 为了提高预报方法的可靠性,在低速轴流压气机上针对周向畸变下的失稳机理和预报方法进行了实验研究,其中畸变进气条件通过畸变板产生,并通过在转子叶顶布置的动态压力传感器测量非定常压力信号,运用自相关分析对其进行处理,提出了以自相关系数变化幅度修正阈值的预报方法。分析结果表明,在周向畸变进气条件下,畸变区中心来流攻角增加,叶顶泄漏流非定常波动诱发的扰动加剧,且流场整体扰动随畸变强度的增加而增加。在连续节流过程中,畸变区自相关系数变化幅度大于非畸变区,传统固定阈值的预报方法无法兼顾这两种状态,通过实施可变阈值,在不同畸变强度和不同周向位置均实现提前预报。 展开更多
关键词 轴流压气机 失稳预报 自相关分析 周向畸变 可变阈值 叶顶泄漏流
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基于彻体力模型的跨音三级风扇进气畸变研究
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作者 孙高晴 李传鹏 屠宝锋 《南京航空航天大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期954-964,共11页
采用三维彻体力模型(Body force model,BFM)和计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)两种计算方法研究周向总压畸变及不同旋流畸变类型对跨音三级风扇性能和稳定性的影响,并探究畸变传递特性及风扇内部流场特征。结果表明:BFM... 采用三维彻体力模型(Body force model,BFM)和计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)两种计算方法研究周向总压畸变及不同旋流畸变类型对跨音三级风扇性能和稳定性的影响,并探究畸变传递特性及风扇内部流场特征。结果表明:BFM和CFD计算结果吻合良好;均匀进气下BFM和CFD计算特性最大误差不超过4%;120°周向总压畸变使风扇性能下降,稳定边界向下移动;轴向历程中,总压畸变强度整体递减,而总温畸变强度整体递增;同向涡旋流畸变使风扇压比下降,失速延迟,而反向涡旋流畸变对风扇的影响与之相反;对涡旋流中由于同向涡占主导地位,导致风扇压比特性低于均匀进气和反向涡旋流畸变,其特性线的变化与同向涡旋流畸变类似;对涡旋流畸变诱导了总压和总温畸变,而后经过各级的衰减作用,畸变强度整体呈衰减趋势。 展开更多
关键词 彻体力模型 计算流体力学 总压畸变 旋流畸变 畸变传递特性
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全几何约束下的非对称喷管伴随优化设计研究
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作者 付珂欣 徐惊雷 +1 位作者 刘增旭 俞凯凯 《推进技术》 北大核心 2025年第3期51-60,共10页
为了实现高超声速排气系统与飞行器后体一体化,非对称喷管需要在有限的空间内、严格的几何约束下完成对高温高压气体的高效膨胀,并达到高性能的需求。然而在实际非对称喷管设计中,往往面临着强几何约束、设计变量规模较大等问题,造成现... 为了实现高超声速排气系统与飞行器后体一体化,非对称喷管需要在有限的空间内、严格的几何约束下完成对高温高压气体的高效膨胀,并达到高性能的需求。然而在实际非对称喷管设计中,往往面临着强几何约束、设计变量规模较大等问题,造成现有方法难以完全实现非对称喷管的高效设计。为此,本文采用伴随优化方法针对非对称喷管开展气动设计,分别展开了全几何约束下的推力最优和升力最优两类设计研究。在推力最优设计结果中可得到,优化后的非对称喷管内部压力场分布显著改变,从而使得推力系数相对于初始直壁面喷管增加了5.966%。在升力最优设计中,喷管内下壁面会产生一道弱激波,该道弱激波在喷管上壁面的反射显著提升了上壁面局部的压力,进而使得升力相对于直壁面喷管增加了44.921%。从两类优化结果中可以看到相比初始构型,伴随优化方法可以在实现全几何约束下的非对称喷管设计同时,能够有效保持喷管所需的推力及升力性能。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 非对称喷管 气动优化 离散伴随 几何约束
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跨声速轴流压气机变转速进气畸变对失速影响机制研究
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作者 吴桐 徐强仁 +3 位作者 赵巍 任三群 赵庆军 周亦成 《推进技术》 北大核心 2025年第10期76-92,共17页
为了揭示60%至100%折合转速下总压与旋流组合进气畸变对压气机失速的影响规律,以跨声速轴流压气机为研究对象,开展了三维全周定常数值模拟研究。研究结果发现:均匀进气条件下,各折合转速近失速工况均由叶顶泄漏流诱发压气机失速;畸变条... 为了揭示60%至100%折合转速下总压与旋流组合进气畸变对压气机失速的影响规律,以跨声速轴流压气机为研究对象,开展了三维全周定常数值模拟研究。研究结果发现:均匀进气条件下,各折合转速近失速工况均由叶顶泄漏流诱发压气机失速;畸变条件下,各折合转速最先失速通道均位于沿旋转方向进入总压畸变区一侧,但是失速机制不同。畸变条件下,归一化折合转速ncor=0.9和1.0近失速工况叶顶泄漏流与激波相互作用产生的堵塞区体积占总堵塞区体积的67.7%和63.8%,提前诱发失速;ncor=0.8近失速工况吸力面与机匣间角区分离产生的堵塞区体积占总堵塞区体积的64.1%,叶尖失速诱因变为角区分离;ncor=0.6和0.7近失速工况叶根区总压畸变作用下前缘压力面的脱落涡诱导的流动堵塞区体积分数分别为98.8%和99.5%,导致压气机叶根失速。随着转速降低,跨声速压气机叶尖区负荷占总负荷比例逐渐减小,叶根区负荷占总负荷比例逐渐增大,ncor=0.7以下总压畸变作用下叶根区先于叶尖区触发了失速。 展开更多
关键词 进气畸变 失速 流动分离 激波 叶顶泄漏流
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径向流内燃波转子预压缩过程数值分析
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作者 张方浩 李建中 +2 位作者 巩二磊 姚倩 郑仁传 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第13期5671-5680,共10页
为揭示径向流内燃波转子预压缩过程的非定常流动特性,通过三维非定常仿真对典型工况下复杂波系诱导预增压机制进行了模拟和分析,重点研究了进排气端口压差与波转子转速对通道内压缩波传播规律的影响。结果表明:压缩波在通道内传播时受... 为揭示径向流内燃波转子预压缩过程的非定常流动特性,通过三维非定常仿真对典型工况下复杂波系诱导预增压机制进行了模拟和分析,重点研究了进排气端口压差与波转子转速对通道内压缩波传播规律的影响。结果表明:压缩波在通道内传播时受弯曲通道曲率影响,导致波的反射、折射和衰减,发生能量损失和波形畸变,影响压缩波的传播路径与速度;高压差虽然增强了压缩波强度,但加剧了燃料的过度填充和流动不稳定性,增加了热力学损失,使等熵压缩效率显著降低;转速通过调节波转子的工作时序来影响通道内压缩波的传播特性,在1 200 r/min时,进气端口开启时间延长,压缩波反射形成膨胀波并逆向传播,导致通道内增压比仅为103%,等熵压缩效率大幅度减小。 展开更多
关键词 径向流内燃波转子 非定常流动 预压缩 等熵压缩效率
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