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考虑主动间隙控制的涡轮叶尖间隙建模计算研究 被引量:9
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作者 周骁 张海波 +1 位作者 王继强 宁景涛 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1093-1102,共10页
建立了具有涡轮叶尖间隙计算功能的发动机实时模型并设计了主动间隙控制系统,以反映涡轮叶尖间隙控制对发动机动、静态性能的影响。提出以半无限平面瞬态热传导与多项式拟合相结合的方法,更准确计算发动机动态过程中变化的叶尖间隙;基... 建立了具有涡轮叶尖间隙计算功能的发动机实时模型并设计了主动间隙控制系统,以反映涡轮叶尖间隙控制对发动机动、静态性能的影响。提出以半无限平面瞬态热传导与多项式拟合相结合的方法,更准确计算发动机动态过程中变化的叶尖间隙;基于涡轮叶尖间隙的变化量和涡轮性能参数的关系实时修正当前涡轮性能参数,提高了常规发动机部件级模型的计算准确度,且涡轮叶尖间隙每减少0.25mm,涡轮效率提高1%,耗油率下降1%;在分析气冷式主动间隙控制系统的基础上,设计了一种可以控制叶尖间隙变化的机械式主动间隙控制系统,使动态过程中变化的叶尖间隙始终处于指令间隙。通过对发动机地面加速过渡过程和巡航减速过渡过程的仿真,验证了上述方案的有效性。 展开更多
关键词 发动机 涡轮叶尖间隙 实时模型 多项式拟合 主动间隙控制
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基于主动间隙控制系统的高压涡轮机匣试验 被引量:3
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作者 胡嘉麟 高金海 +2 位作者 柳光 崔垒 郭宝亭 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期740-750,共11页
为研究某型主动间隙控制(Active Clearance Control,ACC)系统的工作特性,设计并搭建了高压涡轮机匣试验台。依据高压涡轮机匣的热环境分析结论,采用了控制温度的方式模拟热源。通过对该试验方案的误差分析及不同工况的重复性试验分析,... 为研究某型主动间隙控制(Active Clearance Control,ACC)系统的工作特性,设计并搭建了高压涡轮机匣试验台。依据高压涡轮机匣的热环境分析结论,采用了控制温度的方式模拟热源。通过对该试验方案的误差分析及不同工况的重复性试验分析,对该试验方案进行了验证,并进行了有无ACC系统、不同热源温度下机匣温度场与位移场的测试。试验结果表明:在ACC系统未作用时,机匣径向热变形随温度增加近似线性增长,每升高1℃机匣径向热变形在3.5μm左右;在ACC系统作用时,温度场在周向出现"山峰"分布,位移场的周向不均度增大,最大周向不均匀度为335μm,并观察到壁面流区与泉流区呈现"IOI"状的交错分布现象。通过对不同工况下试验数据的分析,得出了ACC系统工作效率与机匣热变形率呈负相关的结论。 展开更多
关键词 主动间隙控制 热源模拟 高压涡轮机匣 热变形 试验
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发动机主动间隙控制系统的应用及发展趋势 被引量:7
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作者 常智勇 曲胜 黎旭 《航空发动机》 2014年第6期73-78,共6页
为了尽可能减少燃油消耗,并进一步降低使用成本和环境影响,航空发动机需要保持较高的整机效率。由于涡轮间隙严重影响涡轮效率,为消除其不利影响,分析了叶尖间隙形成和变化的机理及主要影响因素,重点综述了3种不同的主动间隙控制系统的... 为了尽可能减少燃油消耗,并进一步降低使用成本和环境影响,航空发动机需要保持较高的整机效率。由于涡轮间隙严重影响涡轮效率,为消除其不利影响,分析了叶尖间隙形成和变化的机理及主要影响因素,重点综述了3种不同的主动间隙控制系统的控制方法及其技术特点,总结了主动间隙控制在提高整机效率、降低燃油消耗、减少排放、降低维护费用等方面的巨大收益,并对主动间隙控制技术的关键技术和未来发展方向进行了讨论。认为国内需要认识到主动间隙控制技术的重要性并大力开展其关键技术研究。 展开更多
关键词 主动间隙控制 叶尖间隙 涡轮 整机效率 航空发动机
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高压涡轮主动间隙控制引气风斗流动特性实验
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作者 何盼 顾伟 +2 位作者 卢少鹏 羌晓青 滕金芳 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第12期115-119,共5页
高压涡轮主动间隙控制(high-pressure turbine with active clearance control,HPTACC)引气风斗流动特性将对发动机的效率和安全运转产生较大影响,为此开展HPTACC引气风斗流动特性实验。在出口背压一定状态下,通过改变马赫数和节流孔板... 高压涡轮主动间隙控制(high-pressure turbine with active clearance control,HPTACC)引气风斗流动特性将对发动机的效率和安全运转产生较大影响,为此开展HPTACC引气风斗流动特性实验。在出口背压一定状态下,通过改变马赫数和节流孔板直径,获得引气风斗的总压恢复系数等特性规律。实验结果表明:在来流马赫数较低的工况下,引气风斗的总压恢复系数约0.99,流动损失较小。随着马赫数和引气风斗流量的增大总压恢复系数下降,KD3在0.46马赫数时相较于0.19马赫数总压恢复系数下降了11%,0.46马赫数时KD3相较于KD1的总压恢复系数下降了6.5%。引气风斗在马赫数较小时出口总压沿径向分布较均匀;马赫数增加后不均匀度加大。 展开更多
关键词 高压涡轮主动间隙控制 引气风斗 流动特性 总压恢复系数 实验研究
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间隙主动控制系统中冷却空气管换热特性实验研究 被引量:10
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作者 姜远刚 毛军逵 +2 位作者 李毅 沈毅 陆海鹰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期365-371,共7页
针对民用发动机低压涡轮主动间隙控制系统中冷却空气管气流冲击机匣的典型结构,建立1∶1简化试验模型并开展换热特性试验研究。试验中依据相似准则确定试验工况,通过改变进口Re数、孔排方式、冲击间距(即冷却管和机匣间距)等参数,分析... 针对民用发动机低压涡轮主动间隙控制系统中冷却空气管气流冲击机匣的典型结构,建立1∶1简化试验模型并开展换热特性试验研究。试验中依据相似准则确定试验工况,通过改变进口Re数、孔排方式、冲击间距(即冷却管和机匣间距)等参数,分析了机匣表面局部和平均Nu数的分布和变化规律。试验中发现尽管冷却管上冲击孔沿周向均匀分布,机匣表面周向温度却存在明显的差异,对应局部换热系数相差可达3倍以上。试验数据表明:由于冷却管冲击孔周向出流流量不均匀,造成机匣表面局部Nu数随着对应圆心角的增加而逐步变大;当进口Re数增加后,冲击板面局部及平均Nu数均随之增大;试验工况下,机匣表面局部及平均Nu数均随冲击间距、冲击孔间距与孔径比(L/d)的增加而减小。 展开更多
关键词 主动间隙控制 冷却空气管 换热特性 冲击间距
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涡轮叶尖径向间隙主动控制研究 被引量:12
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作者 郭淑芬 徐波 《航空发动机》 北大核心 2000年第2期47-51,共5页
以涡轮为研究对象,综合影响涡轮径向间隙变化的各种因素,对于叶片—轮盘,主要考虑温度和转速对其径向位移的影响,对于机匣,主要考虑温度对其径向位移的影响。利用ANSYS有限元软件,输入随时间变化的边界条件,计算出涡轮在整个时间历程的... 以涡轮为研究对象,综合影响涡轮径向间隙变化的各种因素,对于叶片—轮盘,主要考虑温度和转速对其径向位移的影响,对于机匣,主要考虑温度对其径向位移的影响。利用ANSYS有限元软件,输入随时间变化的边界条件,计算出涡轮在整个时间历程的径向间隙变化情况。对于涡轮在巡航状态下,采用冲击冷却,确定涡轮在冲击冷却下的优化设计数学模型,利用MPOP优化程序综合寻优,达到涡轮在巡航状态下优化设计主动控制的目的。 展开更多
关键词 航空发动机 涡轮 主动间隙控制
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巡航状态下涡轮径向间隙主动控制 被引量:3
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作者 郭淑芬 徐波 《航空发动机》 北大核心 2000年第4期36-38,共3页
发动机叶尖间隙变大,会导致压气机和涡轮的工作效率下降,发动机推力减少,耗油率增大。主动间隙控制技术是根据发动机工作状态,人为地控制机匣或转子的膨胀量,使转子和静子的热响应达到良好的匹配,以保证径向间隙最小。针对涡轮在巡航状... 发动机叶尖间隙变大,会导致压气机和涡轮的工作效率下降,发动机推力减少,耗油率增大。主动间隙控制技术是根据发动机工作状态,人为地控制机匣或转子的膨胀量,使转子和静子的热响应达到良好的匹配,以保证径向间隙最小。针对涡轮在巡航状态下采用冲击冷却,确定涡轮在冲击冷却下的优化设计数学模型,利用MPOP优化程序综合寻优,达到涡轮在巡航状态下优化设计主动控制的目的。 展开更多
关键词 航空发动机 巡航状态 涡轮径向间隙主动控制
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叶尖间隙主动控制系统机匣模型试验台设计技术研究 被引量:1
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作者 顾广智 毛军逵 +2 位作者 张扬 徐逸钧 赵晓 《重庆理工大学学报(自然科学)》 CAS 北大核心 2018年第3期96-104,共9页
针对叶尖间隙主动控制技术的发展需求,以其核心部件可控热变形机匣为对象,进行了模型验证试验台设计技术研究。设计和建立了包括辐射电加热、冷却空气供给和变形/温度测试系统在内的模型验证试验台,完成了模型验证试验台的搭建和典型工... 针对叶尖间隙主动控制技术的发展需求,以其核心部件可控热变形机匣为对象,进行了模型验证试验台设计技术研究。设计和建立了包括辐射电加热、冷却空气供给和变形/温度测试系统在内的模型验证试验台,完成了模型验证试验台的搭建和典型工况测试。整个试验系统工作状态良好,典型试验中机匣温度分布实测值与设计计算值最大相对误差为5.46%,变形量实测值与计算值最大相对误差为22.42%。上述研究结果表明:提出的可控热变形机匣模型验证试验台设计方案可行,应用的设计方法具有良好的精度。 展开更多
关键词 叶尖间隙主动控制 试验台 辐射加热
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考虑发动机性能退化的涡轮叶尖间隙预估方法研究 被引量:3
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作者 何辉 毛军逵 +4 位作者 刘方圆 杨悦 范俊 刘兆颖 徐启明 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期2283-2291,共9页
针对有主动间隙控制的某型高压涡轮,建立了考虑发动机退化的叶尖间隙预估模型,重点研究了发动机在长期使用、性能退化过程中涡轮前燃气温度和蠕变变形对叶尖间隙的影响。研究中,首先分析了间隙预测中发动机性能退化影响的引入方式,建立... 针对有主动间隙控制的某型高压涡轮,建立了考虑发动机退化的叶尖间隙预估模型,重点研究了发动机在长期使用、性能退化过程中涡轮前燃气温度和蠕变变形对叶尖间隙的影响。研究中,首先分析了间隙预测中发动机性能退化影响的引入方式,建立了对应的间隙预估流程。随后以某型发动机典型工作历程为对象,对比研究了传统间隙控制方案、考虑发动机性能退化影响两种条件下的涡轮叶尖间隙尺度变化规律,并据此开展了间隙控制策略的优化调整。研究中发现,由于发动机性能的退化,导致涡轮前燃气温度升高,使得机匣、轮盘和叶片的热变形量增大,其中在最大巡航阶段对机匣的影响最大,其伸长量达到了6.914mm,与未退化前相比增大了17%,同时由于发动机的长期使用,叶片和轮盘受蠕变变形影响,导致叶尖间隙的变化。研究结果表明,采用优化后的主动间隙控制方案,各个工况下的叶尖间隙值均控制在合理范围内,尤其在高温起飞阶段,与退化状态下的间隙值相比提高了53%,有效避免了叶片严重碰摩等故障发生。 展开更多
关键词 高压涡轮 叶尖间隙预估 主动间隙控制 涡轮性能退化 热变形
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基于数学模型的航空发动机控制系统安全性评估方法 被引量:6
10
作者 贾惟 赵福佳 王伟 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第31期91-98,共8页
为了对航空发动机控制系统失效所产生的影响开展初步的安全性评估,探索了一种以发动机整机模型为基础、同时耦合控制系统模型的安全性分析方法,建立了非线性、多变量的航空发动机整机数学模型,分析了典型工作状态下压气机流量控制系统... 为了对航空发动机控制系统失效所产生的影响开展初步的安全性评估,探索了一种以发动机整机模型为基础、同时耦合控制系统模型的安全性分析方法,建立了非线性、多变量的航空发动机整机数学模型,分析了典型工作状态下压气机流量控制系统和涡轮主动间隙控制系统失效对发动机推力的影响程度并确定了失效等级。结果表明:起飞状态下,放气活门开度超过60%会对发动机产生重大影响;巡航状态下,静子叶片正向调节角度过大、放气活门开度过大或过小、涡轮间隙变化过大会对发动机产生重大影响;慢车状态下,放气活门开度过小和涡轮间隙变化过大会对发动机产生重大影响。 展开更多
关键词 发动机整机模型 压气机流量控制 涡轮主动间隙控制 系统失效 评估方法
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多层涡轮机匣内螺栓对换热特性影响的试验研究 被引量:2
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作者 刘震雄 毛军逵 +3 位作者 江华 李俊山 沈毅 陆海鹰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1441-1449,共9页
针对叶尖间隙主动控制系统的高压涡轮多层机匣,研究了机匣内部斜向冲击高肋结构中,定位螺栓对机匣换热特性的影响规律。试验中改变孔平均雷诺数-Re(2543~7121)、螺栓直径与冲击孔直径比D d(2.67,4.13,5.33)、螺栓间距与冲击孔直径比S d(... 针对叶尖间隙主动控制系统的高压涡轮多层机匣,研究了机匣内部斜向冲击高肋结构中,定位螺栓对机匣换热特性的影响规律。试验中改变孔平均雷诺数-Re(2543~7121)、螺栓直径与冲击孔直径比D d(2.67,4.13,5.33)、螺栓间距与冲击孔直径比S d(23.2,30.7,45.2)等参数,获得了不同工况下螺栓安装面局部和平均Nu数变化规律,并整理出对应的经验关系式。研究中发现,安装螺栓的存在,显著增强了机匣表面的局部换热效果,但是平均换热系数的提升幅度有限。研究结果表明,在本文试验参数范围内,当保持螺栓间距比不变时,增加螺栓直径可以有效强化机匣表面的换热系数,如当螺栓直径比D d由2.67增加到5.33时,螺栓周围机匣表面平均Nu数增加幅度达20%~30%。当螺栓直径比保持不变的工况中,螺栓间距比S d为30.7时机匣表面平均Nu数达到最大值,但是螺栓间距比参数对机匣表面换热系数影响相对较小,平均Nu数的变化幅度在10%以内。 展开更多
关键词 高压涡轮机匣 主动间隙控制 定位螺栓 换热特性 经验关系式
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大涵道比涡扇发动机涡轮结构设计关键技术分析 被引量:12
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作者 杨养花 付依顺 刘志江 《航空发动机》 2009年第3期8-11,39,共5页
针对大型运输机用大涵道比涡扇发动机的技术特点,分析了其涡轮结构设计中所采用的主动间隙控制、多级涡轮、高展弦比细长叶片结构设计的特殊要求,提出了提高可靠性和使用寿命的思路。
关键词 大涵道比涡扇发动机 主动间隙控制 多级涡轮 结构设计 高展弦比细长叶片
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