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预冷器微细管束流动换热的模态分解与快速预测
1
作者
马航宇
张文强
+1 位作者
苏纬仪
安航
《空气动力学学报》
北大核心
2025年第2期110-120,I0002,共12页
预冷器是预冷吸气式发动机冷却空气的重要部件,直接采用数值计算方法对其进行研究代价巨大,因而发展精确、快速的预测方法成为了此类发动机设计和状态监测的关键。在预冷器微细管束流动换热数值模拟的基础上,以预冷器出口反压为变量,基...
预冷器是预冷吸气式发动机冷却空气的重要部件,直接采用数值计算方法对其进行研究代价巨大,因而发展精确、快速的预测方法成为了此类发动机设计和状态监测的关键。在预冷器微细管束流动换热数值模拟的基础上,以预冷器出口反压为变量,基于本征正交分解理论和径向基函数插值方法建立了流动换热的快速预测模型,并对非样本工况进行了快速预测。结果表明,快速预测模型可以在不到1 s的时间内获得任意非样本工况的流动和换热信息,仅采用前4阶模态就能达到足够高的流场重构/预测精度。马赫数、温度及总压等流场参数的预测值与数值模拟结果均吻合良好,最大预测误差不超过2.3%,出口总压恢复系数预测误差不超过4.8%,证明了本文方法的准确性。此外,研究还发现,当预冷器出口反压很低时,管束出口会出现局部超声速区,导致该区域预测误差偏大,带来较大的总压损失,在预冷器设计或工作时应尽量避免这种现象的产生。
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关键词
预冷器
微细管束
本征正交分解
径向基函数插值
快速预测
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职称材料
膜片式微通道预冷器换热微细管束振动分析与可靠性评价方法
2
作者
王正
马同玲
+1 位作者
王博文
顾美丹
《中国机械工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期869-876,885,共9页
针对预冷吸气式组合发动机的膜片式微通道预冷器换热微细管束振动可靠性问题,建立换热微细管固有振动特性计算方法与数学模型,研究预冷器换热微细管在高速气流冲击下的振动模式,给出综合考虑旋涡脱落激振、紊流抖振和弹性激振等多种共...
针对预冷吸气式组合发动机的膜片式微通道预冷器换热微细管束振动可靠性问题,建立换热微细管固有振动特性计算方法与数学模型,研究预冷器换热微细管在高速气流冲击下的振动模式,给出综合考虑旋涡脱落激振、紊流抖振和弹性激振等多种共振模式的预冷器换热微细管束振动可靠性评价模型,揭示预冷器换热微细管振动可靠度的变化规律。研究结果表明,预冷器换热微细管的固有振动频率与换热微细管外径、壁厚、相邻支撑间隔板之间跨度以及材料特性等参数密切相关,其振型具有正弦函数的特征;预冷器换热微细管在高速气流冲击作用下存在旋涡脱落激振、紊流抖振、弹性激振等共振模式;预冷器换热微细管振动可靠度随外侧被冷却工质流速的增大呈现出先降低后提高并趋近于某一数值的变化规律;为防止预冷器换热微细管发生共振损坏,在结构设计中要充分结合工作剖面、流动换热特性等,合理设计换热微细管束结构参数。
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关键词
预冷吸气式组合发动机
预冷器
换热
微细管束
振动分析
可靠性评价
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职称材料
题名
预冷器微细管束流动换热的模态分解与快速预测
1
作者
马航宇
张文强
苏纬仪
安航
机构
南京航空航天大学能源与动力学院
出处
《空气动力学学报》
北大核心
2025年第2期110-120,I0002,共12页
基金
先进航空动力工作站项目(HKCX2020-02-021)。
文摘
预冷器是预冷吸气式发动机冷却空气的重要部件,直接采用数值计算方法对其进行研究代价巨大,因而发展精确、快速的预测方法成为了此类发动机设计和状态监测的关键。在预冷器微细管束流动换热数值模拟的基础上,以预冷器出口反压为变量,基于本征正交分解理论和径向基函数插值方法建立了流动换热的快速预测模型,并对非样本工况进行了快速预测。结果表明,快速预测模型可以在不到1 s的时间内获得任意非样本工况的流动和换热信息,仅采用前4阶模态就能达到足够高的流场重构/预测精度。马赫数、温度及总压等流场参数的预测值与数值模拟结果均吻合良好,最大预测误差不超过2.3%,出口总压恢复系数预测误差不超过4.8%,证明了本文方法的准确性。此外,研究还发现,当预冷器出口反压很低时,管束出口会出现局部超声速区,导致该区域预测误差偏大,带来较大的总压损失,在预冷器设计或工作时应尽量避免这种现象的产生。
关键词
预冷器
微细管束
本征正交分解
径向基函数插值
快速预测
Keywords
precooler
microtubes
proper orthogonal decomposition
radial basis function
rapid prediction
分类号
V236 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
膜片式微通道预冷器换热微细管束振动分析与可靠性评价方法
2
作者
王正
马同玲
王博文
顾美丹
机构
北京动力机械研究所
出处
《中国机械工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期869-876,885,共9页
基金
国家自然科学基金(52175154)。
文摘
针对预冷吸气式组合发动机的膜片式微通道预冷器换热微细管束振动可靠性问题,建立换热微细管固有振动特性计算方法与数学模型,研究预冷器换热微细管在高速气流冲击下的振动模式,给出综合考虑旋涡脱落激振、紊流抖振和弹性激振等多种共振模式的预冷器换热微细管束振动可靠性评价模型,揭示预冷器换热微细管振动可靠度的变化规律。研究结果表明,预冷器换热微细管的固有振动频率与换热微细管外径、壁厚、相邻支撑间隔板之间跨度以及材料特性等参数密切相关,其振型具有正弦函数的特征;预冷器换热微细管在高速气流冲击作用下存在旋涡脱落激振、紊流抖振、弹性激振等共振模式;预冷器换热微细管振动可靠度随外侧被冷却工质流速的增大呈现出先降低后提高并趋近于某一数值的变化规律;为防止预冷器换热微细管发生共振损坏,在结构设计中要充分结合工作剖面、流动换热特性等,合理设计换热微细管束结构参数。
关键词
预冷吸气式组合发动机
预冷器
换热
微细管束
振动分析
可靠性评价
Keywords
pre-cooled air breathing combined cycle engine
pre-cooler
heat exchange micro-tube
vibration analysis
reliability evaluation
分类号
V439 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
TH122 [机械工程—机械设计及理论]
TH114 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
预冷器微细管束流动换热的模态分解与快速预测
马航宇
张文强
苏纬仪
安航
《空气动力学学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
膜片式微通道预冷器换热微细管束振动分析与可靠性评价方法
王正
马同玲
王博文
顾美丹
《中国机械工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
已选择
0
条
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