基于渗透边界条件的三维粘性叶轮机械气动设计反方法应用研究 被引量：3

1

作者 杨金广 刘振德 +1 位作者 邵伏永 吴虎 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期688-695,共8页

详细介绍了三维反方法的数值求解过程。叶轮机械复杂的流场给三维反方法的数值应用和鲁棒性提出了严峻的考验,在三维渗透边界条件和中弧面生成方程的求解过程中需要进行特殊处理。为了能够考虑叶片表面的小分离,同时引入间隙的影响,并... 详细介绍了三维反方法的数值求解过程。叶轮机械复杂的流场给三维反方法的数值应用和鲁棒性提出了严峻的考验,在三维渗透边界条件和中弧面生成方程的求解过程中需要进行特殊处理。为了能够考虑叶片表面的小分离,同时引入间隙的影响,并保证生成叶片的可加工性,采用非均匀有理B样条(NURBS)曲线对中弧面径向线进行参数化,并在最小二乘意义上满足流动与叶片表面相切条件。为了降低叶片前后缘小圆和端壁附面层对计算带来的不利影响,在该区域采用混合边界条件。同时文中还研究了混合边界条件中的外插问题,并发展了一种载荷参数化方法。最后利用三维反方法设计工具对NASA Rotor67转子进行改型,通过控制激波强度和轴向加载方式,对于改型工作点,在流量和压比没有降低的情况下,效率约提升了1%。 展开更多

关键词 叶轮机械 反方法 渗透边界条件 气动设计 压力载荷

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30SiMnCrMoVE动态压缩力学行为及本构关系研究

2

作者 吴江 凌文辉 +5 位作者 王占学 何勇攀 王琳 徐康杰 郭宝俊 李玉华 《热加工工艺》 北大核心 2025年第10期124-128,共5页

为了获得冲压增程弹发动机壳体材料30SiMnCrMoVE的动态力学性能及本构关系,利用拉伸试验机及霍普金森压杆对30SiMnCrMoVE钢进行了准静态及应变率498~4752 s^(-1)下的动态压缩试验。结果表明:30SiMnCrMoVE钢在低应变率状态下呈现出良好... 为了获得冲压增程弹发动机壳体材料30SiMnCrMoVE的动态力学性能及本构关系,利用拉伸试验机及霍普金森压杆对30SiMnCrMoVE钢进行了准静态及应变率498~4752 s^(-1)下的动态压缩试验。结果表明:30SiMnCrMoVE钢在低应变率状态下呈现出良好的弹塑性,材料的平均流变应力由498 s^(-1)应变率时的1869 MPa升高至4752 s^(-1)应变率时的1950 MPa。随着应变率的增加,材料的流变应力先增大后保持不变,而冲击吸收功先增加后减少,最后趋于稳定。当应变率超过3600 s^(-1)时,材料发生断裂,并获得了不同应变率下应变率敏感因子和应变率之间的影响关系。利用Cowper-Symonds(C-S)本构模型对试验结果进行拟合,得到本构模型与试验结果数据误差小于3%。因此,该C-S本构模型能够真实反应材料的动态响应行为。 展开更多

关键词 30SiMnCrMoVE钢 动态响应 应变敏感因子 本构模型

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超声速颌下进气道亚临界振荡特性试验研究 被引量：6

3

作者 李宏东 朱守梅 +2 位作者 朱璞 王永卫 满延进 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期1601-1609,共9页

为了研究超声速颌下进气道的亚临界振荡特性,利用风洞试验,进行了来流马赫数Ma∞=2.5,3.5,4.0,不同攻角,不同节流状态的试验,获得了各状态下超声速颌下进气道的亚临界振荡的频率和压力幅值。研究结果表明,超声速颌下进气道压力振荡随着... 为了研究超声速颌下进气道的亚临界振荡特性,利用风洞试验,进行了来流马赫数Ma∞=2.5,3.5,4.0,不同攻角,不同节流状态的试验,获得了各状态下超声速颌下进气道的亚临界振荡的频率和压力幅值。研究结果表明,超声速颌下进气道压力振荡随着堵塞度的增加,振荡幅值增大,振荡频率加快;同时振荡的压力峰值趋于尖锐、压力谷值趋于钝化。超声速颌下进气道的亚临界振荡按照压力幅值可以分为三类,即小幅值压力振荡、中幅值压力振荡、大幅值压力振荡;随着进气道出口堵塞度的增加喘振演变过程呈现多样性。 展开更多

关键词 冲压发动机 进气道 振荡 风洞试验

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畸变气流影响下C-SiC复合材料隔离段稳态特性试验研究 被引量：2

4

作者 曹学斌 满延进 +2 位作者 李大进 朱守梅 马雪松 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2329-2339,共11页

为了研究畸变气流影响下烧蚀后的C-SiC复合材料隔离段性能,开展了马赫数2.5来流下模拟进气道喉道流场畸变的隔离段直连试验,同时对比研究了光滑不锈钢材质和不同目数砂纸隔离段性能,获得了C-SiC复合材料、不锈钢材质和砂纸隔离段的性能... 为了研究畸变气流影响下烧蚀后的C-SiC复合材料隔离段性能,开展了马赫数2.5来流下模拟进气道喉道流场畸变的隔离段直连试验,同时对比研究了光滑不锈钢材质和不同目数砂纸隔离段性能,获得了C-SiC复合材料、不锈钢材质和砂纸隔离段的性能数据。结果表明:(1)烧蚀后的C-SiC隔离段的耐反压能力与光滑不锈钢材质隔离段相比下降了11.7%,总压恢复系数下降了6.96%,与40目砂纸隔离段相比,烧蚀后的C-SiC材料隔离段的耐反压能力和总压恢复系数更低;(2)烧蚀后的C-SiC隔离段性能大幅下降的实质在于表面不平度过大导致激波串前参数的改变,不平度越大,激波串前马赫数就越低,动量损失厚度也就越大,隔离段性能也相应下降更多。 展开更多

关键词 隔离段 激波串 畸变 粗糙度

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基于渗透边界条件的叶轮机械气动设计反方法:解的存在性和唯一性探讨 被引量：1

5

作者 杨金广 刘振德 +1 位作者 邵伏永 吴虎 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期579-586,共8页

通过集总参数分析,发现确定了反方法的定解条件——总切向力与出口气流角的关系。进而表明在多数情况下,反方法有两个物理解存在,而最终收敛到哪个解由渗透边界条件与定解条件的相容性决定。为了保证基于渗透边界条件的反方法收敛到期望... 通过集总参数分析,发现确定了反方法的定解条件——总切向力与出口气流角的关系。进而表明在多数情况下,反方法有两个物理解存在,而最终收敛到哪个解由渗透边界条件与定解条件的相容性决定。为了保证基于渗透边界条件的反方法收敛到期望解,文中基于质量流量强加的概念提出了一种处理措施,并通过例子验证了该措施的有效性。最后利用所发展的准三维反方法对跨声速压气机叶栅进行改型设计,效率增加了1.4%,展现了反方法在控制轴向载荷分布方面的优越性。 展开更多

关键词 叶轮机械 气动设计 反方法 总切向力 渗透边界条件

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基于预爆震管的旋转爆震波建立和传播过程研究

6

作者 马虎 贾立新 +3 位作者 侯世卓 张义宁 刘事成 高浩鸿 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期826-833,共8页

为研究预爆震管点火方式下旋转爆震波的起始和传播过程,采用动态压力传感器、离子探针以及高速摄影等实验手段,分析了旋转爆震波的建立过程,探讨了预爆震管与燃烧室的相互作用,总结了预爆震管出口直径、初始填充压力以及排气时间对旋转... 为研究预爆震管点火方式下旋转爆震波的起始和传播过程,采用动态压力传感器、离子探针以及高速摄影等实验手段,分析了旋转爆震波的建立过程,探讨了预爆震管与燃烧室的相互作用,总结了预爆震管出口直径、初始填充压力以及排气时间对旋转爆震波建立和传播的影响。研究表明:由于衍射作用,从垂直安装预爆震管传出的爆震波,在燃烧室内迅速发生解耦,形成两道传播速度相同、方向相反的低速燃烧波。两道燃烧波沿燃烧室周向不断加速并对撞,对撞多次后最终发展成一道旋转爆震波。预爆震管出口直径对旋转爆震波建立时间的影响要明显大于初始填充压力的影响。增大预爆震管出口直径,可提高燃烧室内初道激波和燃烧波的强度,有利于缩短DDT时间,但由于预爆震管对旋转爆震波的传播具有一定消弱作用,旋转爆震波的平均传播速度略有减小。当预爆震管处于排气阶段时,旋转爆震波仍可稳定传播,其排气过程并不影响旋转爆震波建立时间。 展开更多

关键词 旋转爆震发动机 爆震波 预爆震管 点火 起爆 传播

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斜爆震发动机进气道与燃烧室一体化设计仿真研究 被引量：10

7

作者 陈嘉豪 张义宁 +2 位作者 杨晖 宫继双 朱守梅 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1938-1947,共10页

针对Ma10量级高超声速飞行器应用背景,为了实现斜爆震发动机一体化,基于氢气与空气预混来流条件,开展斜爆震发动机设计研究。通过压缩波系配置,分析进气道压缩过程对斜爆震发动机燃烧室入口参数影响规律;针对不同燃烧室入口条件,开展斜... 针对Ma10量级高超声速飞行器应用背景,为了实现斜爆震发动机一体化,基于氢气与空气预混来流条件,开展斜爆震发动机设计研究。通过压缩波系配置,分析进气道压缩过程对斜爆震发动机燃烧室入口参数影响规律;针对不同燃烧室入口条件,开展斜爆震驻定燃烧过程仿真分析,获得入口来流参数与几何参数对斜爆震燃烧组织过程影响规律;基于优选方案,开展斜爆震发动机进气道与燃烧室一体化数值仿真。研究结果表明:随着当量比、斜劈角增大,爆震波后的压力与温度与相应的爆震波角会增大;通过合理选取进气道与燃烧室结构参数,可以实现斜爆震发动机进气道压缩过程与燃烧组织过程的匹配。 展开更多

关键词 斜爆震 高超声速 驻定燃烧 一体化 数值仿真

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高温燃气中铝凝相粒子壁面碰撞行为影响因素研究 被引量：1

8

作者 马志伟 冯滢 +4 位作者 魏志军 谢定江 董维 王宁飞 石保禄 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期310-316,共7页

为了探究发动机内凝相铝的沉积规律,采用高温甲烷/氧气火焰模拟固体火箭发动机工作的高温环境。在前期研究的基础上,重点关注壁面温度和材料对凝相铝沉积概率的影响。实验结果表明,碰撞速度以及壁面的材料和温度都会影响铝粒子的碰撞后... 为了探究发动机内凝相铝的沉积规律,采用高温甲烷/氧气火焰模拟固体火箭发动机工作的高温环境。在前期研究的基础上,重点关注壁面温度和材料对凝相铝沉积概率的影响。实验结果表明,碰撞速度以及壁面的材料和温度都会影响铝粒子的碰撞后行为和沉积概率;沉积的主要机理是粒子在壁面上的传热导致粒子发生冷却凝固,从而产生强大的粘附力;壁面温度过低会导致粒子过快冷却,降低粒子与壁面之间的粘附力,从而降低沉积概率;壁面材料的热导率以及力学性能也会对沉积概率产生影响。 展开更多

关键词 固体火箭发动机 熔渣 铝粒子 碰撞 沉积

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旋转爆震发动机喷管非定常流动特性的数值模拟研究 被引量：2

9

作者 夏寒青 黄玥 +3 位作者 张义宁 尤延铖 李冬 栾振业 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1213-1222,共10页

为分析旋转爆震喷管内非定常流动特性,基于特征线方法和旋转爆震燃烧室出口时均参数设计了一种塞式喷管模型,通过改变塞锥式喷管的进出口压比π(π=15,30,45),分析了喷管内非定常流场结构与喷管工作性能之间的相互关系,并探究了喷管进... 为分析旋转爆震喷管内非定常流动特性,基于特征线方法和旋转爆震燃烧室出口时均参数设计了一种塞式喷管模型,通过改变塞锥式喷管的进出口压比π(π=15,30,45),分析了喷管内非定常流场结构与喷管工作性能之间的相互关系,并探究了喷管进出口压比变化对喷管工作性能的影响。研究结果表明:旋转爆震燃烧室下游斜激波进入喷管后,在喷管内形成一道绕喷管壁面螺旋分布的激波,激波结构主要由波前气流角和激波前气流速度决定;爆震喷管局部工作状态依据相对螺旋激波位置分别存在自由膨胀状态、欠膨胀状态、欠膨胀与过膨胀过渡状态以及过膨胀状态四种情况,并随着激波的传播不断增强,在第四种工作状态达到最大(喷管处于过膨胀状态),且喷管在第二到第四种工作状态内工作性能变差;在低压比(π=15)工作条件下喷管性能优于高压比(π=30)工作条件下喷管性能,其最佳推力和燃料比冲分别为992.05N和1769.52s,因而旋转爆震喷管设计应选择较高的进出口压比作为设计点,使旋转爆震喷管更多的工作在低压比工作状态,以提高旋转爆震喷管工作效率。 展开更多

关键词 旋转爆震 塞锥式喷管 压比 激波 喷管性能

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封闭水域内固体火箭发动机尾流结构数值研究

10

作者 俞点 李世鹏 +2 位作者 王宁飞 蒋太飞 王俊波 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期180-191,共12页

为了研究固体火箭发动机在封闭水域中工作时尾流场特性参数变化规律,建立三维空间模型,忽略重浮力等体积力及燃气与水之间的换热传质,采用Realizable k-ε湍流模型与VOF (Volume of fluid)多相流模型,针对试验水箱内固体发动机在不同水... 为了研究固体火箭发动机在封闭水域中工作时尾流场特性参数变化规律,建立三维空间模型,忽略重浮力等体积力及燃气与水之间的换热传质,采用Realizable k-ε湍流模型与VOF (Volume of fluid)多相流模型,针对试验水箱内固体发动机在不同水深条件下的工作过程进行数值模拟,获得尾流流场燃气射流形貌,以及水箱壁面受力与压强振荡规律。研究结果表明:三维空间模型的仿真结果与试验结果较为符合;燃气泡的形貌结构及尾流场特性参数变化在受限空间内分布呈非轴对称性;射流中心气路内部不稳定的激波运动宏观表现为射流界面的不稳定胀鼓和颈缩位置的后移;深水条件下试验水箱壁面靠近喷管出口位置承受压强幅值更大,高背压环境中水箱壁面更易受到局部低频小幅压强冲击。 展开更多

关键词 固体火箭发动机 封闭水域 气液两相流 激波运动 颈缩胀鼓 射流不稳定

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考虑进气道喉道非均匀流场影响的隔离段直连试验 被引量：7

11

作者 曹学斌 朱守梅 +2 位作者 满延进 易仕和 陈植 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期547-555,共9页

为了研究进气道喉道非均匀流场对隔离段流动特性的影响，设计了能模拟隔离段入射激波和非对称附面层的直连试验装置，并进行了马赫数3.0，3.4和3.8的吹风试验，完成了壁面静压、纹影和NPLS测量，获得了有效的试验数据。结果显示，唇口... 为了研究进气道喉道非均匀流场对隔离段流动特性的影响，设计了能模拟隔离段入射激波和非对称附面层的直连试验装置，并进行了马赫数3.0，3.4和3.8的吹风试验，完成了壁面静压、纹影和NPLS测量，获得了有效的试验数据。结果显示，唇口角对隔离段直连台的起动和耐反压能力影响非常大，随着唇口角度的增加，隔离段的极限反压降低，降低幅度达到22%-32%。与均匀来流相比，激波串很难稳在隔离段入口附近，造成激波串极易被推出隔离段。激波串形态受隔离段入射激波和肩部附近附面层状态的影响较大。NPLS测量系统观察到隔离段内部流场精细结构，如下壁面附面层的转捩现象、激波串的马赫盘、分离和滑移线等。 展开更多

关键词 隔离段 激波串 非均匀来流

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烧蚀后C-SiC复合材料隔离段内激波串长度预测 被引量：2

12

作者 曹学斌 满延进 +1 位作者 李大进 朱守梅 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期285-294,共10页

为了研究畸变气流影响下烧蚀后的C-SiC复合材料隔离段内激波串长度预测问题,设计了能够模拟进气道喉道流场畸变的隔离段直连台,并开展了马赫数2.5和3.5来流的两种不同烧蚀程度的C-SiC复合材料隔离段直连实验,获得了有效的纹影和压力数据... 为了研究畸变气流影响下烧蚀后的C-SiC复合材料隔离段内激波串长度预测问题,设计了能够模拟进气道喉道流场畸变的隔离段直连台,并开展了马赫数2.5和3.5来流的两种不同烧蚀程度的C-SiC复合材料隔离段直连实验,获得了有效的纹影和压力数据,结合实验和理论分析,采用无量纲不平度hs/Dhy来表征烧蚀后C-SiC隔离段内壁面严重不规则粗糙特征,尝试在Waltrup公式中增加包含无量纲不平度的因子(1+4hs/Dhy),以此形成新的公式来预测烧蚀后C-SiC隔离段内激波串长度,预测精度较原来公式大幅提高,按照10%的误差带分析,修正后的Waltrup公式预测精度提高了33.3%。 展开更多

关键词 隔离段 激波串 畸变 不平度

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点火位置对圆盘结构下旋转爆震波起爆过程的影响 被引量：7

13

作者 夏镇娟 张义宁 +2 位作者 马虎 葛高杨 周长省 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期805-814,共10页

为分析点火位置改变对旋转爆震波(RDW)起爆过程的影响,在圆盘形旋转爆震发动机上进行点火实验,研究了不同点火位置、质量流率条件下旋转爆震波的建立过程及工作特性。结果表明,不同点火位置下,RDW的起爆过程皆经历点火器放电、爆燃转爆... 为分析点火位置改变对旋转爆震波(RDW)起爆过程的影响,在圆盘形旋转爆震发动机上进行点火实验,研究了不同点火位置、质量流率条件下旋转爆震波的建立过程及工作特性。结果表明,不同点火位置下,RDW的起爆过程皆经历点火器放电、爆燃转爆震以及稳定旋转爆震3个阶段。点火位置靠近喷注面附近时,RDW起爆过程中的无序缓燃模式缩短,起爆时间缩短,且一致性更好。在燃烧室出口位置点火,低质量流率条件下,RDW的起爆时间明显延长;质量流率小幅度提高有效缩短了RDW的起爆时间,而质量流率大幅度提高增加了RDW起爆过程的波头数。模态转变的临界条件附近,点火位置改变可能会影响RDW起爆段的工作模态,在燃烧室中心位置附近点火,更容易得到多波旋转爆震波。点火位置改变对旋转爆震发动机(RDE)稳定段的工作模态和爆震波参数影响很小。 展开更多

关键词 旋转爆震波 圆盘形结构 起爆 点火位置 质量流率

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烧蚀后的C-SiC隔离段内流场精细测量试验 被引量：1

14

作者 丛凯 曹学斌 +1 位作者 满延进 朱守梅 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期2180-2189,共10页

为了获得极度粗糙内壁面对激波串流动特性的影响规律,通过基于纳米粒子示踪的平面激光散射技术和高频动态压力测量技术测量了Ma2来流下烧蚀后的C-SiC隔离段中激波串流场结构,获得了激波串初始激波形态、激波后附面层发展形态以及激波串... 为了获得极度粗糙内壁面对激波串流动特性的影响规律,通过基于纳米粒子示踪的平面激光散射技术和高频动态压力测量技术测量了Ma2来流下烧蚀后的C-SiC隔离段中激波串流场结构,获得了激波串初始激波形态、激波后附面层发展形态以及激波串动态特性。结果表明,烧蚀后的C-SiC隔离段中激波串结构与光滑不锈钢隔离段相似。但是极度粗糙的内壁面深刻影响了近壁区流动,附面层增厚效应非常明显。前者激波串内的附面层比后者厚约50%,前者激波分叉点比后者更接近唇口约30%。极度粗糙的内壁面也提高了附面层的分形维数,加剧了拟序结构的破碎程度。烧蚀后的C-SiC隔离段中附面层的分形维数在1.548~1.649,比光滑不锈钢隔离段高6.7%~8.9%。烧蚀后的C-SiC隔离段极度粗糙内壁面对激波串振荡频率几乎没有影响。激波串前传过程中的振荡频率约20Hz。 展开更多

关键词 隔离段 粗糙度 激波串 流场 复合材料 烧蚀 附面层

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对转双转子系统临界转速求解方法的改进与对比 被引量：4

15

作者 王存 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1372-1379,共8页

为解决对转双转子航空发动机临界转速求解的难题,满足转子动力学设计需求,结合商业有限元软件,给出直接法和完全法两种临界转速求解方法,并结合算例详细论述了方法的理论基础和求解过程,最终以谐响应分析结果加以验证。研究结果表明:基... 为解决对转双转子航空发动机临界转速求解的难题,满足转子动力学设计需求,结合商业有限元软件,给出直接法和完全法两种临界转速求解方法,并结合算例详细论述了方法的理论基础和求解过程,最终以谐响应分析结果加以验证。研究结果表明:基于商业有限元软件特征值分析的完全法不需要任何振型信息,就可对正反进动曲线进行区分,极大简化了对转双转子系统临界转速的求解过程,而由有限元软件生成矩阵后进行处理并计算的直接法不需迭代,可由一次特征值求解得到全部临界转速。双转子系统临界转速的计算结果表明,直接法、完全法和谐响应分析的结果完全一致。双转子对转时,正进动临界转速曲线随非激励源转子的转速绝对值增加而降低,使临界转速分布规律区别于同转转子,其动力特性需予以细致考虑。 展开更多

关键词 转子动力学 双转子系统 对转 临界转速 直接法 完全法

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