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阵列式表面电弧等离子体气动激励控制三角翼流动分离的实验 被引量：2
1
作者 杨鹤森 梁华 +3 位作者 赵光银 谢理科 唐冰亮 贺启坤 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期802-811,共10页
为探索多路阵列式微秒脉冲表面电弧放电(μs-SAD,Microsecond pulse surface arc discharge)对尖前缘小后掠三角翼流动分离的控制效果和作用机理,首先通过放电测试和纹影测试对多路阵列式μs-SAD的激励特性进行研究,揭示其对流场的作用... 为探索多路阵列式微秒脉冲表面电弧放电(μs-SAD,Microsecond pulse surface arc discharge)对尖前缘小后掠三角翼流动分离的控制效果和作用机理,首先通过放电测试和纹影测试对多路阵列式μs-SAD的激励特性进行研究,揭示其对流场的作用原理,进一步将多路阵列式μs-SAD用于三角翼流动控制,开展了小后掠三角翼流动分离控制低速风洞实验,研究了来流速度、激励电压和激励频率等参数对控制效果的影响规律。结果表明:多路阵列式μs-SAD能够快速放热,单路瞬间放电能量可达68mJ,在流场局部可诱导产生冲击波;机翼前缘多路阵列式μs-SAD能有效改善三角翼大迎角气动特性,当来流速度为30m/s时,使最大升力系数提高27.2%,失速迎角推迟4°;来流速度增大到40m/s时,流动控制效果减弱,使最大升力系数提高15.5%;存在最佳激励频率使无量纲频率F^+=1时,控制效果最好;激励电压存在阈值,其随来流速度的增加而增大,当激励电压超过阈值电压继续增大时,流动控制效果不再增强。 展开更多
关键词 流动分离 阵列式 表面脉冲电弧 三角翼 等离子体气动激励
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高能电弧等离子体激励控制双压缩拐角激波/边界层干扰实验研究 被引量：4
2
作者 张传标 梁华 +3 位作者 郭善广 杨鹤森 刘诗敏 张东盛 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期208-223,共16页
超声速/高超声速飞行器进气道入口处多采用多级压缩构型,其诱导的激波/边界层干扰严重影响进气道效率和飞行器的气动性能,因此对双压缩拐角激波/边界层干扰进行流动控制具有较强的应用背景。在来流速度为Ma=2.0的风洞内,针对三种典型的... 超声速/高超声速飞行器进气道入口处多采用多级压缩构型,其诱导的激波/边界层干扰严重影响进气道效率和飞行器的气动性能,因此对双压缩拐角激波/边界层干扰进行流动控制具有较强的应用背景。在来流速度为Ma=2.0的风洞内,针对三种典型的双压缩拐角构型,开展了高能流向脉冲电弧放电阵列调控双压缩拐角激波/边界层干扰的实验研究,并对激励流场的高速纹影图像进行了空间梯度阈值处理和均方根处理。结果显示,在激励的作用下两道分离激波的强度均减弱,验证了利用高能流向脉冲电弧放电阵列控制双压缩拐角激波/边界层干扰的可行性。在分析控制效果的基础上,获得了在不同构型拐角的流场中前驱冲击波列和控制气泡的演化规律,结合控制效果的时序特征,最终揭示了高能流向脉冲电弧放电阵列作用于双压缩拐角激波/边界层干扰的前驱控制和接续控制的接力控制机理。 展开更多
关键词 流动控制 阵列式 脉冲电弧放电 激波/边界层干扰 等离子体气动激励
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电弧放电等离子体激励控制超声速压气机叶栅激波/边界层干扰仿真研究 被引量：5
3
作者 盛佳明 张海灯 +2 位作者 吴云 唐孟潇 高丽敏 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期2228-2236,共9页
为研究电弧放电等离子体激励对超声速压气机叶栅激波/边界层干扰的控制作用,建立了模拟等离子体激励作用效果的唯象学模型,进一步以ARL-SL19超声速叶栅为对象,通过数值仿真研究了电弧放电等离子体与叶栅通道内部流动的相互作用及其对叶... 为研究电弧放电等离子体激励对超声速压气机叶栅激波/边界层干扰的控制作用,建立了模拟等离子体激励作用效果的唯象学模型,进一步以ARL-SL19超声速叶栅为对象,通过数值仿真研究了电弧放电等离子体与叶栅通道内部流动的相互作用及其对叶栅流动损失的影响。结果表明:等离子体唯象学模型能够较好模拟电弧放电等离子体诱导产生冲击波的气动特性。电弧放电等离子体激励对叶栅通道内部流动主要具有三种作用效果:在放电区,注入的热量会产生阻塞效应,增加近壁面气流的流动损失;在激波/边界层相互作用区,能够改变激波系结构,减小激波损失;在尾迹区,冲击波会诱导产生脱落涡。 展开更多
关键词 等离子体 流动控制 超声速叶栅 激波/边界层干扰 数值仿真
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纳秒脉冲表面介质阻挡放电激励改善飞翼力矩特性的实验研究 被引量：2
4
作者 唐冰亮 梁华 +1 位作者 魏彪 杨鹤森 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期2390-2400,共11页
针对飞翼布局力矩控制问题,采用纳秒脉冲表面介质阻挡放电(NS-DBD)激励,在来流风速30 m/s时,开展飞翼等离子体流动控制风洞试验,研究了不同激励参数和位置对飞翼升阻特性和力矩特性的影响。结果表明,NS-DBD激励能够有效改善飞翼大迎角... 针对飞翼布局力矩控制问题,采用纳秒脉冲表面介质阻挡放电(NS-DBD)激励,在来流风速30 m/s时,开展飞翼等离子体流动控制风洞试验,研究了不同激励参数和位置对飞翼升阻特性和力矩特性的影响。结果表明,NS-DBD激励能够有效改善飞翼大迎角气动特性。激励频率对飞翼升阻特性影响较大,激励频率为0.2 kHz时,增升效果最好,最大升力系数提高14.5%,失速迎角推迟5°。随着激励频率的增加,增升效果逐渐变差,减阻效果变好。单侧施加激励时,能够实现大迎角下飞翼模型的力矩控制,随着激励频率的增加,滚转力矩的控制效果减小,偏航力矩的控制效果增大,俯仰力矩的控制效果减小。根据PIV流场测量结果可知,在单侧施加等离子体激励,可以抑制机翼表面流动分离,使其升力增大,阻力减小,从而诱导产生滚转力矩和偏航力矩。在中翼段和内翼段施加激励,破坏了飞翼的俯仰力矩特性,在外翼段和机翼右侧施加激励,能够显著改善飞翼的俯仰力矩特性。根据PIV流场测量结果可知,在单侧施加等离子体激励后,会减弱外翼的横向流动,并且增加机翼前缘的速度,同时抑制流动分离,从而减小飞翼的抬头力矩。NS-DBD激励为改善飞翼布局稳定性和操纵性提供一种潜在的技术手段。 展开更多
关键词 飞翼 等离子体 流动控制 升阻特性 力矩特性
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无保护层纳秒脉冲激光强化对DD5单晶合金耐磨性能的影响
5
作者 史增祥 党晓凤 +4 位作者 罗思海 郭嘉琛 梁晓晴 何卫锋 周留成 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期136-145,共10页
目的提高发动机涡轮叶片榫头材料DD5单晶高温合金的高温耐磨性能。方法采用不同能量的无保护层纳秒脉冲激光对DD5单晶合金试样表面进行处理,利用摩擦磨损试验机获得DD5单晶合金在650℃下的摩擦磨损性能参数,并通过显微硬度计、扫描电子... 目的提高发动机涡轮叶片榫头材料DD5单晶高温合金的高温耐磨性能。方法采用不同能量的无保护层纳秒脉冲激光对DD5单晶合金试样表面进行处理,利用摩擦磨损试验机获得DD5单晶合金在650℃下的摩擦磨损性能参数,并通过显微硬度计、扫描电子显微镜、能谱仪、共聚焦三维表面轮廓仪对磨损前后的DD5单晶试件进行表征分析,揭示纳秒脉冲激光强化技术提高单晶高温合金耐磨性能的机理。结果采用纳秒脉冲激光处理DD5单晶高温合金后,材料表层发生了重熔现象,并在重熔层中生成了弥散分布的铝的氧化物颗粒,其粒径为5~50nm;纳秒脉冲激光处理后产生的弥散分布的氧化铝颗粒为硬质相,它提升了单晶表面的显微硬度;经纳秒脉冲激光处理后,试样的磨损率降低了19.7%~37.6%,单晶合金的磨损机制以磨粒磨损为主。结论经纳秒脉冲激光处理后,单晶表面生成了含有弥散分布的纳米氧化铝颗粒的重熔层,在它与激光诱导的等离子体冲击波产生的硬化层的共同作用下,提升了镍基单晶高温合金在高温下的耐磨性能。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 纳秒脉冲激光 氧化铝颗粒 显微硬度 摩擦磨损 磨损机制
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纳秒脉冲气动激励无人机流动控制风洞试验
6
作者 梁华 贺启坤 +3 位作者 魏彪 杨鹤森 苏志 谢理科 《空军工程大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2020年第2期29-35,共7页
等离子体流动控制作为一种新型的主动流动控制技术,可显著提升飞行器的气动性能。采用纳秒脉冲气动激励进行了某型无人机流动分离控制实验。实验结果表明:纳秒放电和毫秒放电的激励电压几乎相等,但是纳秒放电产生的电流(30A)比毫秒放电... 等离子体流动控制作为一种新型的主动流动控制技术,可显著提升飞行器的气动性能。采用纳秒脉冲气动激励进行了某型无人机流动分离控制实验。实验结果表明:纳秒放电和毫秒放电的激励电压几乎相等,但是纳秒放电产生的电流(30A)比毫秒放电电流(0.1A)大得多;纳秒脉冲气动激励在流场中诱导产生近似向上的冲击波,最大诱导速度不超过0.5m/s;纳秒放电的快速温升效应在静止空气中诱导产生冲击波,冲击波的持续时间约为80μs,传播速度约为380m/s;当激励电压大于一定阈值时,纳秒脉冲气动激励使得该型无人机上表面的流动分离得到抑制,临界失速迎角从20°提升至27°,最大升力系数增大11.24%。探究放电频率对流动控制效果的影响规律,结果表明:最佳激励频率是使得施特劳哈尔数为1的频率值;在附面层流动控制方面,纳秒脉冲气动激励较毫秒脉冲气动激励更加有效;纳秒脉冲等离子体流动控制的主要机制是冲击效应,在高速流动控制中,冲击效应比动力效应更加有效。 展开更多
关键词 纳秒放电 等离子体气动激励 无人机 流动分离
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GH4169高温合金激光冲击强化层微观结构和微动疲劳行为研究 被引量：6
7
作者 俞延庆 周留成 +3 位作者 宫健恩 方修洋 周杰 蔡振兵 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期38-48,共11页
目的提高GH4169镍基高温合金的微动疲劳寿命。方法利用激光冲击强化(LSP)技术对GH4169高温合金榫试样进行表面强化处理并研究其微动疲劳性能。借助激光共聚焦显微镜(LCSM)、X射线衍射仪(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)、显微硬度计、X射线... 目的提高GH4169镍基高温合金的微动疲劳寿命。方法利用激光冲击强化(LSP)技术对GH4169高温合金榫试样进行表面强化处理并研究其微动疲劳性能。借助激光共聚焦显微镜(LCSM)、X射线衍射仪(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)、显微硬度计、X射线应力分析仪、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及高频疲劳试验机,对激光冲击强化前后的GH4169高温合金的微观组织、硬度、残余应力、微动疲劳寿命、断口形貌和裂纹扩展情况进行分析。结果激光冲击强化后表面硬度提高了17.3%,硬化层深度约为0.63 mm,表面残余压应力为331.5 MPa。经激光冲击强化后变形层中晶粒未发生明显细化,表明激光诱导冲击波主要引起GH4169高温合金中位错的形成而不是位错的运动。在20 kN峰值载荷下,尽管强化后的断裂机制没有发生明显的变化,但是强化后榫试样的微动疲劳寿命比未处理的试样提高了827%,裂纹从多疲劳源转变为单疲劳源,裂纹萌生位置从表面转移到距表面234μm的次表面,激光冲击强化显著提升了GH4169的萌生抗力和扩展速率,扩展区域的疲劳条带间距从未处理的0.50μm增加到了强化后的1.01μm,这可能与残余应力的突变与松弛有关。结论在激光冲击强化后获得硬化层和残余应力场共同影响下,GH4169高温合金榫试样的微动疲劳寿命得到了显著提升。 展开更多
关键词 GH4169高温合金 激光冲击强化 微观结构 微动疲劳 断口形貌 裂纹扩展
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叶尖掉块对跨声速压气机气动性能影响 被引量：1
8
作者 秦立涛 张海灯 +3 位作者 周留成 何卫峰 吴云 李应红 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期82-92,共11页
为了支撑服役环境下压气机气动性能的评定,通过数值仿真研究了叶尖掉块对跨声速压气机转子气动性能的影响规律和机制。首先利用实验结果对数值仿真方法进行校验,验证了方法的可靠性,进一步对不同形式叶尖掉块下压气机气动性能进行了仿... 为了支撑服役环境下压气机气动性能的评定,通过数值仿真研究了叶尖掉块对跨声速压气机转子气动性能的影响规律和机制。首先利用实验结果对数值仿真方法进行校验,验证了方法的可靠性,进一步对不同形式叶尖掉块下压气机气动性能进行了仿真分析。研究结果表明转子叶尖掉块会使得压气机正常工作状态下压比和效率略有降低,导致压气机近失速点流量明显增大,单一叶尖掉块对应压气机流量稳定裕度下降41.7%;在大流量工况下压气机气动性能与掉块叶片的相对位置并无直接关联,但在近失速点,掉块叶片不相邻时会使得对压气机压比和效率下降更多,但近失速点流量对掉块叶片相对位置的变化并不敏感;转子叶尖掉块会增强叶尖区域泄漏流动,强的泄漏流动与叶片通道激波发生相互作用会引起泄漏涡的破碎,引起较大的流动堵塞和损失,导致压气机气动性能衰减;掉块叶片产生的流动堵塞和吸力面气流的膨胀加速会影响到吸力面侧的掉块叶片,进而限制泄漏流的发展,使得流动堵塞和损失维持在较低水平,但这种影响会随着掉块叶片距离的增大而减弱。 展开更多
关键词 叶尖掉块 跨声速压气机 气动性能 激波 泄漏流
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基于最大似然估计的点火概率曲线计算模型取点方法
9
作者 黄章凯 张志波 +1 位作者 宋飞龙 贾敏 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期2505-2512,共8页
最佳点火能量、点火位置等关键信息可通过绘制点火概率曲线判定概率函数以提高点火成功概率。完成传统点火概率曲线的绘制需要至少300次的点火事件,以求得更加复杂的点火概率模型甚至需要更多的实验次数才能保证曲线精度。受制于点火器... 最佳点火能量、点火位置等关键信息可通过绘制点火概率曲线判定概率函数以提高点火成功概率。完成传统点火概率曲线的绘制需要至少300次的点火事件,以求得更加复杂的点火概率模型甚至需要更多的实验次数才能保证曲线精度。受制于点火器寿命,依据大数定律绘制点火概率曲线所需的多点数据难以保证,因此迫切需要开发一种在减少实验次数的前提下保证点火概率曲线精度的模型。本文拓展了一种点火概率计算模型,针对不同的取点方式,通过随机二项分布求得概率函数中似然函数的未知参数,从而拟合空间位置点火概率曲线和能量点火概率曲线,结合均方差评估拟合程度选取最优取点方法。研究表明,采用最优取点方法拟合的能量-点火概率曲线可以将均方差降低至0.02左右,空间位置点火概率曲线均方差降至0.04。研究表明所选取的最优取点方法可有效指导实验工况选取,并绘制出可信点火概率曲线。同等置信度下,三种点火概率曲线的实验次数均减少50%以上,实现大幅减少实验次数的目的。 展开更多
关键词 点火 曲线拟合 置信区间 实验工况 概率模型
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基于ReliefF特征权重融合的激光冲击强化保护层烧损实时检测
10
作者 张志芬 刘子岷 +3 位作者 秦锐 李耿 温广瑞 何卫锋 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2437-2445,共9页
激光冲击强化(LSP)作为一种新型的激光表面处理技术已应用于航空发动机、机匣等关键部件的强化延寿处理,确保LSP加工质量的一致性及稳定性对上述航空装备的长寿命服役具有重要意义。然而,在高能瞬态LSP过程中,保护层容易发生烧蚀破损,... 激光冲击强化(LSP)作为一种新型的激光表面处理技术已应用于航空发动机、机匣等关键部件的强化延寿处理,确保LSP加工质量的一致性及稳定性对上述航空装备的长寿命服役具有重要意义。然而,在高能瞬态LSP过程中,保护层容易发生烧蚀破损,极大地限制了LSP的工业应用。因此,通过分析激光诱导等离子体光谱信号,提出了一种基于ReliefF特征权重融合的LSP保护层烧损实时检测方法。以4 mm厚的7075铝合金为LSP靶材,以黑胶带为LSP保护层。首先,利用长波段范围的Ocean Optics-HR4000光谱仪和高分辨率的Princeton SP2750光谱仪同步采集LSP瞬态过程中产生的等离子体光谱信息;其次,根据Princeton SP2750光谱仪采集的高精度光谱信号,分别选取波长为394.40和396.15 nm的AlⅠ谱线以及波长为393.36和396.80 nm的FeⅠ谱线,提取其峰值强度与Stark展宽特征,然后结合ReliefF特征重要度筛选出对保护层烧损状态更加敏感的两条AlⅠ谱线,并且定性分析了AlⅠ谱线的峰值强度和Stark展宽对保护层烧损状态的敏感程度和瞬态变化规律;再次,基于ReliefF算法构造了一种融合多谱线特征信息的特征参数I-FWHM(Intensity-FWHM),然后基于特征类间距离,定量评估了各特征对三类烧损状态的区分能力;最后,结合阈值分割法实现了LSP保护层烧损实时检测。实验结果表明,峰值强度对于区分正常状态与轻微破损状态的能力很差,而对于区分轻微破损与完全破损的能力很强;Stark展宽对于区分正常状态与轻微破损状态的能力远优于强度,而对于区分轻微破损与完全破损的能力相对较弱。I-FWHM融合了上述单一特征的优点,能同时较好地区分三类烧损状态,因此对于LSP过程中保护层烧损状态的实时检测具有更强的抗干扰能力和更高的鲁棒性。 展开更多
关键词 激光冲击强化(LSP) 铝合金 等离子体发射光谱 ReliefF特征融合 实时检测
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