CMC-EBC损伤耦合机理及一体化设计研究进展 被引量：2

1

作者 方光武 谢浩元 +2 位作者 张华军 高希光 宋迎东 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期647-661,共15页

陶瓷基复合材料与环境障碍涂层组合(CMC-EBC)是目前航空航天领域最具应用前景的热结构材料体系。本文对CMC-EBC失效机理与分析模型的研究进展进行综述。首先,简要回顾了CMC-EBC材料体系的发展及主要制备工艺。然后,综述了CMC-EBC在服役... 陶瓷基复合材料与环境障碍涂层组合(CMC-EBC)是目前航空航天领域最具应用前景的热结构材料体系。本文对CMC-EBC失效机理与分析模型的研究进展进行综述。首先,简要回顾了CMC-EBC材料体系的发展及主要制备工艺。然后,综述了CMC-EBC在服役环境下的主要损伤模式与失效机理,总结发现CMC预制体结构、孔洞缺陷和EBC内裂纹等损伤演化相互影响,这种细观损伤模式的耦合是决定其寿命的关键因素之一,但目前的机理研究主要集中于涂层本身性能及其受环境因素的影响,缺乏对涂层和复合材料编制结构在损伤演化过程中协同效应的考虑。接下来,详细分析了CMC-EBC的失效模拟与预测模型研究的历史与现状,指出其中存在的问题,包括环境因素建模方法和损伤耦合演化模拟技术。目前大部分工作致力于分别开发CMC和EBC的失效模型,而对于CMC-EBC构件的失效预测应考虑其损伤演化与微观结构之间的相互耦合影响。最后,对CMC-EBC材料体系研发与服役性能预测方法进行了展望,认为CMC本体和EBC失效模式相互耦合,开展结构功能一体化设计和分析是CMC-EBC构件研究的趋势。 展开更多

关键词 陶瓷基复合材料 环境障碍涂层 损伤耦合 失效模型 一体化设计 综述

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基于改进Voronoi图法的焊接接头微观组织建模 被引量：4

2

作者 刘小刚 申顺 朱阳阳 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期60-66,I0007,共8页

为了从微观尺度研究焊接接头的疲劳裂纹萌生过程,对传统的Voronoi图法进行改进,建立了焊接接头焊缝区柱状晶及细、粗等轴晶混合晶区的微观组织模型.首先依据金相试验结果将焊缝区划分不同微观区域,通过控制不同微区种子点的密度和位置... 为了从微观尺度研究焊接接头的疲劳裂纹萌生过程,对传统的Voronoi图法进行改进,建立了焊接接头焊缝区柱状晶及细、粗等轴晶混合晶区的微观组织模型.首先依据金相试验结果将焊缝区划分不同微观区域,通过控制不同微区种子点的密度和位置生成等轴晶及柱状晶微观组织模型,再通过布尔运算合并微区,建立焊缝区混合晶区微观组织模型.结果表明,该方法建立的焊接接头微观组织模型与真实组织有较高的相似性,将该模型应用于GH4169电子束焊接头疲劳裂纹萌生过程模拟,取得了较好的效果. 展开更多

关键词 焊接接头 微观组织 Voronoi图法 疲劳裂纹萌生

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复合材料机匣螺栓连接结构抗冲击能力数值分析

3

作者 郑竟波 韦林 +3 位作者 迟雪 刘璐璐 赵振华 陈伟 《复合材料科学与工程》 2025年第10期91-96,共6页

为获得复合材料机匣安装边螺栓连接结构的包容能力,在仿真软件中使用模拟叶片对安装边结构进行了抗冲击能力的数值分析探究。结果显示:模拟叶片弹体以130 m/s､150 m/s和165 m/s的速度分别冲击[45/0/-45/90]12S､[-45/0/45/90]12S和[90/45... 为获得复合材料机匣安装边螺栓连接结构的包容能力,在仿真软件中使用模拟叶片对安装边结构进行了抗冲击能力的数值分析探究。结果显示:模拟叶片弹体以130 m/s､150 m/s和165 m/s的速度分别冲击[45/0/-45/90]12S､[-45/0/45/90]12S和[90/45/0]16S三种不同铺层形式的6 mm厚复合材料层合板-金属板螺栓连接件时,均为叶片反弹工况,当冲击速度为180 m/s时则将层合板击穿。随着冲击速度的增大,冲击过程中层合板吸收能量的值变大,损坏破损也越发严重。在包容工况下,[45/0/-45/90]12S铺层的层合板吸收能量性能最优,抗冲击特性最好。在模拟叶片的冲击下,层合板发生较大面积的纤维压溃和脱层损伤,主要集中在叶片撞击位置及安装边倒圆角处。冲击过程中,结构最中间两个螺栓的螺杆所受应力较大,发生塑性变形。 展开更多

关键词 航空发动机 抗冲击特性 复合材料机匣 螺栓连接结构 铺层形式

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燃烧室化学反应器网络模型优化与性能分析 被引量：6

4

作者 赵璐 刘勇 +1 位作者 张祥 李亚清 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期251-259,共9页

为了快速准确地预测不同工况下燃烧室流场信息,构建了含有几何特征的化学反应器网络对燃烧室进行高精度预测模拟.根据CFD数值模拟结果对燃烧室进行分区,建立特征网络,每个区域由不同的反应器进行模拟.采用这种方法对滞止点回流(SPRF)燃... 为了快速准确地预测不同工况下燃烧室流场信息,构建了含有几何特征的化学反应器网络对燃烧室进行高精度预测模拟.根据CFD数值模拟结果对燃烧室进行分区,建立特征网络,每个区域由不同的反应器进行模拟.采用这种方法对滞止点回流(SPRF)燃烧室进行网络拓扑构建,着重利用试验数据对反应器网络的特征尺寸进行优化.对构建的燃烧反应器网络结构优化后进行CRN模拟计算,其结果与试验数据相差不大.最后考虑了回流作用对拓扑结构的影响.研究结果表明,优化的CRN是合理的,在当量比范围为0.8～1.0时其反应器网络拓扑结构具有较强的适用性.相较于没有回流的拓扑结构,考虑了回流作用的拓扑结构能够更准确地预测燃烧室的流场信息.随着当量比增大,NO_x的排放量随之增大;随着进口温度的增大,NO_x排放也随之增大.此外这种方法相较于CFD极大地缩短了计算时间. 展开更多

关键词 化学反应器 拓扑结构 回流 优化 SPRF 燃烧室

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小流量温度畸变发生器工作特性试验研究 被引量：3

5

作者 罗玛 李建中 +2 位作者 向立军 刘博强 成本林 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期2836-2842,共7页

为了研究涡轴发动机温度畸变发生器工作特性,以氢气为燃料、空气为氧化剂,依据V型槽稳焰和传焰原理,设计了小流量温度畸变发生器,建立了小流量温度畸变发生器试验平台,针对两种不同结构温度畸变发生器进行了大量试验,获得了温度畸变发... 为了研究涡轴发动机温度畸变发生器工作特性,以氢气为燃料、空气为氧化剂,依据V型槽稳焰和传焰原理,设计了小流量温度畸变发生器,建立了小流量温度畸变发生器试验平台,针对两种不同结构温度畸变发生器进行了大量试验,获得了温度畸变发生器的总压恢复系数、总压不均匀度、面平均温升和温度分布不均匀度等工作特性,绘制了温度畸变发生器出口温度畸变图谱。结果表明:温度畸变发生器主要性能参数和出口温度图谱能够满足涡轴发动机进口温度畸变的工作要求。 展开更多

关键词 涡轴发动机 温度畸变发生器 温度畸变指数

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燃油总管及喷嘴特性试验研究 被引量：9

6

作者 邸东 刘云鹏 +1 位作者 颜应文 李井华 《航空发动机》 2017年第2期67-74,共8页

为了研究航空发动机燃油总管流量特性以及喷嘴在不同进口压力条件下的喷雾周向分布特性等,对某型发动机的燃油总管及大、小燃油喷嘴特性进行试验。采用称重法,研究不同供油压力下燃油总管和喷嘴的流量特性以及单个喷嘴的燃油周向不均匀... 为了研究航空发动机燃油总管流量特性以及喷嘴在不同进口压力条件下的喷雾周向分布特性等,对某型发动机的燃油总管及大、小燃油喷嘴特性进行试验。采用称重法,研究不同供油压力下燃油总管和喷嘴的流量特性以及单个喷嘴的燃油周向不均匀度;采用高速摄影仪对单个喷嘴喷雾锥角随供油压力变化及喷嘴主油路顶开压力进行试验测量。试验结果表明:随着供油压力增大,各喷嘴燃油流量逐渐增加,燃油总管流量也随之增加;大、小喷嘴燃油周向不均匀度较差,并且随着供油压力提高而增大;大、小喷雾锥角随供油压力的提高而增大,在主油路打开之后随着供油压力继续提高变化较小;获得了大、小喷嘴的主油路顶开压力分别为1.001、0.883 MPa;大流量喷嘴常规特性要优于小流量喷嘴的。 展开更多

关键词 燃油总管 喷嘴 流量特性 喷雾锥角 周向不均匀度 航空发动机

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减涡管出口角度对去旋系统特性影响数值模拟 被引量：3

7

作者 郝媛慧 王锁芳 夏子龙 《航空发动机》 北大核心 2019年第4期38-41,共4页

针对带管式减涡器的径向内流共转盘腔结构,为了研究导流管出口角度对盘腔内流场结构、压力损失的影响规律,数值模拟了不同转速和出口角度下的盘腔内部流场,获得了不同工况下的总压损失分布柱状图。结果表明:在相同转速下,直管式与60
... 针对带管式减涡器的径向内流共转盘腔结构,为了研究导流管出口角度对盘腔内流场结构、压力损失的影响规律,数值模拟了不同转速和出口角度下的盘腔内部流场,获得了不同工况下的总压损失分布柱状图。结果表明:在相同转速下,直管式与60°弯管式减涡器降低压力损失的效果相近,90°弯管式降低压力损失的效果最好,30°弯管式降低压力损失的效果最差;在所有转速下,压力损失随出口角度的变化分布存在1个最高点;增加转速,压力损失总体减小。 展开更多

关键词 减涡管 出口角度 去旋系统 数值模拟 压力损失 航空发动机

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砂尘在典型金属壁面上的反弹特性仿真研究 被引量：1

8

作者 马松林 赵振华 +1 位作者 颜诚 陈伟 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期142-149,共8页

含有砂尘的空气吸入发动机,会与叶片、内外机匣之间不可避免发生碰撞,影响飞行器飞行安全。通过采用显式动力分析有限元法,建立砂尘以不同入射角度、入射速度、粒径大小及其旋转速度撞击壁面的反弹模型,研究砂尘在不同条件下与不锈钢及... 含有砂尘的空气吸入发动机,会与叶片、内外机匣之间不可避免发生碰撞,影响飞行器飞行安全。通过采用显式动力分析有限元法,建立砂尘以不同入射角度、入射速度、粒径大小及其旋转速度撞击壁面的反弹模型,研究砂尘在不同条件下与不锈钢及铝合金面碰撞后的反弹特性结果,为预测砂尘在粒子分离器中的运动轨迹提供反弹特性数据支持。结果表明:随砂尘入射速度增大,反弹速度呈增大趋势,速度恢复系数基本保持稳定;相同入射条件下,铝合金材料对砂尘速度恢复系数的影响小于不锈钢材料;旋转速度、砂尘粒径对其碰撞反弹特性影响微弱,可以忽略不计;决定砂尘反弹角度仅取决于碰撞姿态和砂尘入射角度。 展开更多

关键词 砂尘冲蚀 碰撞反弹 旋转速度 砂尘粒径

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蒸汽/空气预旋系统温降和流阻特性对比研究 被引量：1

9

作者 毛莎莎 王锁芳 胡伟学 《航空发动机》 北大核心 2019年第5期42-47,共6页

为提高燃气轮机冷气品质,基于简化的燃气轮机盖板式预旋系统,采用数值模拟方法,对比研究了进、出口压比和无量纲质量流量、旋转雷诺数对蒸汽和空气预旋系统温降和流阻特性的影响规律,并以二氧化碳作为对比研究对象,分析了其流动特性存... 为提高燃气轮机冷气品质,基于简化的燃气轮机盖板式预旋系统,采用数值模拟方法,对比研究了进、出口压比和无量纲质量流量、旋转雷诺数对蒸汽和空气预旋系统温降和流阻特性的影响规律,并以二氧化碳作为对比研究对象,分析了其流动特性存在差异的原因。结果表明:空气的预旋温降性能明显优于蒸汽的;蒸汽和空气的预旋温降性能均随进、出口压力或无量纲质量流量的增大而降低;当旋转雷诺数由3.4×10^6增至7.1×10^6时,空气的无量纲总温降逐渐增大,而蒸汽的则先增大后减小;但空气与蒸汽的流阻性能相差不大,其总压损失系数均随无量纲质量流量增加而增大,随旋转雷诺数增大而减小。 展开更多

关键词 燃气轮机 预旋系统 温降 流阻 进、出口压比 无量纲质量流量 旋转雷诺数 总压损失系数

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高温升直流燃烧室燃烧特性数值研究

10

作者 姜新颖 李建中 +1 位作者 陈国智 申晓华 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期352-360,共9页

为了研究高温升直流燃烧室燃烧特性,建立了带三级涡流器的高温升直流燃烧室物理模型,采用稳态雷诺平均N-S方程的化学反应流数值模拟的方法,开展Ⅱ、Ⅲ级径向涡流器旋向、主燃孔和掺混孔特征参数对高温升直流燃烧室的流场及燃烧特性的影... 为了研究高温升直流燃烧室燃烧特性,建立了带三级涡流器的高温升直流燃烧室物理模型,采用稳态雷诺平均N-S方程的化学反应流数值模拟的方法,开展Ⅱ、Ⅲ级径向涡流器旋向、主燃孔和掺混孔特征参数对高温升直流燃烧室的流场及燃烧特性的影响研究。涡流器能够实现火焰筒头部回流区的产生,同时实现主油路燃油的气动雾化和掺混。主燃孔的射流影响回流区的结构,同时主燃孔射流部分进入主燃区,能够保证主燃区的油气比。掺混孔的射流轨迹影响掺混区的流场和出口温度分布。10种方案燃烧室的温升和总压损失系数均达到设计要求,Mode-1-tx、Mode-3、Mode-3-tx、Mode-4-tx四种方案燃烧室周向温度分布系数(Overall temperature distribution factor,OTDF)达标,而径向温度分布系数(Radial temperature distribution factor,RTDF)略高于设计指标,Mode-5-tx方案燃烧室出口温度系数OTDF=0.178和RTDF=0.061均达标,燃烧室出口温度分布品质较好。 展开更多

关键词 高温升直流燃烧室 三级涡流器 主燃孔 燃烧特性

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亚超剪切混合层燃油雾化特性试验研究

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作者 宫冠吉 李建中 +1 位作者 金武 袁丽 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期817-824,共8页

为了摸清亚超大梯度剪切混合层内直射式喷嘴的燃油雾化特性,设计了用于向亚超剪切混合流中进行燃油喷射的直射式喷嘴,建立了亚超剪切混合层中燃油雾化试验系统。利用粒子图像测速系统(PIV),对亚超大梯度混合层中油雾场进行测量。通过改... 为了摸清亚超大梯度剪切混合层内直射式喷嘴的燃油雾化特性,设计了用于向亚超剪切混合流中进行燃油喷射的直射式喷嘴,建立了亚超剪切混合层中燃油雾化试验系统。利用粒子图像测速系统(PIV),对亚超大梯度混合层中油雾场进行测量。通过改变喷嘴流量、喷射角度和喷嘴数量研究不同参数对雾化特性的影响,并应用图像处理技术对亚超大梯度剪切混合层内的油雾场进行分析,总结归纳其雾化规律。试验结果显示:随着流量增大,穿透深度会随之增大,破碎后的颗粒分布峰值所对应的液滴直径会逐渐变小,雾化效果提升;相同流量条件下,喷嘴的角度改变对雾化效果有影响,顺喷和逆喷的雾化效果均好于垂直喷射;逆喷的喷射高度最高,随着流量的增长,燃料将会碰壁;顺喷条件下,随着角度的增加,穿透长度会有所增加;综合燃油轨迹边界,逆喷的效果相对较好。相同流量条件下,喷孔个数的改变对雾化效果和穿透深度的影响不大。 展开更多

关键词 推进系统 亚超剪切混合层 雾化特性

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