叶型接受孔对高位预旋供气系统流动温降影响的实验研究 被引量：8

1

作者 龚文彬 刘高文 +3 位作者 王斐 李鹏飞 林阿强 王治武 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期97-105,共9页

针对喷嘴与供气孔半径位置不匹配的预旋供气系统,设计了带有径向倾角的叶型接受孔,并进行了实验研究。实验同时在静子和转子上测量了系统各关键截面的压力、温度和流量,并与采用直跑道型接受孔的预旋供气系统性能进行了对比。结果表明:... 针对喷嘴与供气孔半径位置不匹配的预旋供气系统,设计了带有径向倾角的叶型接受孔,并进行了实验研究。实验同时在静子和转子上测量了系统各关键截面的压力、温度和流量,并与采用直跑道型接受孔的预旋供气系统性能进行了对比。结果表明:随流量比的增加,系统压比逐渐增大,系统温比逐渐降低;高流量比条件下,随旋转马赫数的增加,系统压比略有增加,系统温比随之降低;相较于采用跑道型接受孔的预旋供气系统,带叶型接受孔的预旋供气系统转子部件的流动损失明显减小;在设计点工况下,系统比功耗可降低23.9%,系统温降效率可提高13.7%,实验条件下的系统温降可达28.1 K,系统温降效率可达0.58。该叶型接受孔的设计思路可为喷嘴与供气孔半径位置不匹配的预旋供气系统进一步提升系统性能提供设计依据。 展开更多

关键词 预旋供气系统 叶型接受孔 压比 温比

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高湍流度时全气膜涡轮叶片表面冷却和换热特性的实验研究 被引量：6

2

作者 姚春意 朱惠人 +2 位作者 刘存良 张博伦 周道恩 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1361-1370,共10页

为获得高主流湍流度时全气膜涡轮叶片表面的冷却和换热特性,在跨声速风洞中实验研究了质量流量比(MFR)和主流雷诺数(Re)对叶片表面气膜冷却效率和换热系数比的影响。在叶片前缘布置了5排圆形孔,在吸力面和压力面分别布置了3排和6排圆形... 为获得高主流湍流度时全气膜涡轮叶片表面的冷却和换热特性,在跨声速风洞中实验研究了质量流量比(MFR)和主流雷诺数(Re)对叶片表面气膜冷却效率和换热系数比的影响。在叶片前缘布置了5排圆形孔,在吸力面和压力面分别布置了3排和6排圆形孔,实验结果由嵌入在叶片中截面的热电偶测得。实验中基于弦长的主流雷诺数的范围为3.0×105~9.0×105,叶栅出口马赫数Ma为0.8,MFR的范围是5.5%~12.5%,主流湍流度Tu为14.7%。实验结果表明:主流雷诺数升高显著增强了叶片表面的换热,使层流边界层到湍流边界层的转捩位置提前。对于吸力面S/C>0.2的区域(S/C为当地弧长与弦长之比),气膜冷却效率受MFR影响明显,当MFR大于7.7%时提高MFR会导致气膜冷却效率降低;该区域的换热系数比在中低雷诺数时受MFR影响较小,在高雷诺数时随MFR升高而升高。压力面S/C<-0.7区域的气膜冷却效率随MFR升高而升高,-0.7<S/C<-0.4区域的气膜冷却效率受MFR影响较小,对于整个压力面而言,MFR升高提高了叶片表面的换热系数。相对于叶片其它区域,压力面后半段区域和吸力面的气膜冷却效率受雷诺数影响较大。 展开更多

关键词 高主流湍流度 全气膜叶片 气膜冷却效率 换热系数比 实验

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陶瓷基复合材料在航空发动机热端部件应用及热分析研究进展 被引量：42

3

作者 杜昆 陈麒好 +5 位作者 孟宪龙 王力泉 裴祥鹏 焦英辰 李华容 刘存良 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期107-125,共19页

陶瓷基复合材料(CMC)具有密度低、耐高温的优异特性而被视为新一代航空发动机的战略热结构材料,其制备工艺、性能设计及其在燃烧室和涡轮等热端部件的应用已成为现阶段航空发动机研究领域的热点。然而,由于编织特征导致的各向异性特性,... 陶瓷基复合材料(CMC)具有密度低、耐高温的优异特性而被视为新一代航空发动机的战略热结构材料,其制备工艺、性能设计及其在燃烧室和涡轮等热端部件的应用已成为现阶段航空发动机研究领域的热点。然而,由于编织特征导致的各向异性特性,给CMC在热端部件的应用和加工带来巨大挑战。本文总结了有关陶瓷基复合材料在航空发动机热端部件上的应用研究现状和存在的挑战,提出未来CMC热端部件精细化热分析发展建议。 展开更多

关键词 陶瓷基复合材料 航空发动机 涡轮 燃烧室 热端部件

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凹槽对涡轮叶片前缘换热特性影响的实验研究 被引量：1

4

作者 叶林 刘存良 +3 位作者 朱安冬 陈磊 李冰然 朱惠人 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期269-279,共11页

为了探究带有凹槽造型的涡轮叶片前缘结构的换热特性,采用瞬态热色液晶技术研究了凹槽对涡轮叶片前缘外表面换热系数的影响,获得了不同主流雷诺数以及湍流度下涡轮叶片原始前缘结构及带两种不同深度凹槽的前缘结构外表面的换热系数分布... 为了探究带有凹槽造型的涡轮叶片前缘结构的换热特性,采用瞬态热色液晶技术研究了凹槽对涡轮叶片前缘外表面换热系数的影响,获得了不同主流雷诺数以及湍流度下涡轮叶片原始前缘结构及带两种不同深度凹槽的前缘结构外表面的换热系数分布数据,并采用努塞尔数评估对比了三种结构下的换热特性。实验结果表明:原始前缘结构存在高换热系数区,随着湍流度的增大,高换热核心区显著增大;由于凹槽对滞止区域的流动产生了影响,带凹槽的前缘结构在不同工况下均表现出将原始结构高换热核心区分割为凹槽两侧突出边缘的高换热区和槽内低换热区的分布特征;凹槽可以显著降低前缘表面的换热强度,带浅凹槽的前缘结构在前缘表面的面平均努塞尔数相比原始前缘结构降低约7.9%~14.5%,带深凹槽的前缘结构相比原始前缘结构降低约9.1%~20.9%;与主流雷诺数Re_(g)=2.0×10^(5)相比,当Re_(g)=1.5×10^(5)时,带凹槽的前缘结构相比原始结构的低换热优势更强。 展开更多

关键词 涡轮叶片前缘 凹槽造型 凹槽深度 对流换热系数 瞬态热色液晶技术

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扇形与平面叶栅内高负荷叶片的换热特性实验研究 被引量：1

5

作者 师晴晴 刘存良 +3 位作者 李洋 李维 张帆 刘海涌 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期277-285,共9页

为了探究扇形与平面叶栅条件下高负荷叶片的外换热特性,采用瞬态液晶测量技术,测量了雷诺数(Re)、湍流强度(Tu)对扇形叶栅(曲端壁)的小展弦比高负荷涡轮叶片表面努塞尔数(Nu)的影响,并与平面叶栅(直端壁)进行了对比。结果表明,曲端壁相... 为了探究扇形与平面叶栅条件下高负荷叶片的外换热特性,采用瞬态液晶测量技术,测量了雷诺数(Re)、湍流强度(Tu)对扇形叶栅(曲端壁)的小展弦比高负荷涡轮叶片表面努塞尔数(Nu)的影响,并与平面叶栅(直端壁)进行了对比。结果表明,曲端壁相较于直端壁增加了21.5°的径向进气角以及上下端壁曲率不同,从而导致换热沿叶高的不对称分布。雷诺数增大,叶片各位置的换热明显增强,吸力面边界层转捩点位置不断向前缘靠近,雷诺数对直端壁的影响大于曲端壁。随湍流强度增大,努塞尔数整体有所升高,吸力面转捩点位置前移,压力面过渡现象明显增强,中弦部分努塞尔数一维特性更为明显,湍流强度对两类端壁的叶片影响类似。在研究低雷诺数或湍流强度对高负荷叶片的换热影响时,可采用直端壁进行简化,而在高雷诺数时,为了保证结果准确性,需在发动机实际扇形叶栅中进行实验。 展开更多

关键词 高负荷叶片 扇形通道 液晶 努塞尔数 雷诺数 湍流强度

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液体碳氢燃料旋转爆震燃烧研究进展

6

作者 王可 于潇栋 +1 位作者 张禛瑞 范玮 《航空兵器》 北大核心 2025年第1期1-13,共13页

爆震波传播速度高达千米每秒量级,反应物来不及膨胀便完成燃烧,可实现近似等容燃烧过程,故采用爆震燃烧有望提高热循环效率。作为爆震燃烧的可行方式,旋转爆震在航空航天推进领域具有重要应用潜力,已成为研究热点之一。本文围绕液体燃... 爆震波传播速度高达千米每秒量级,反应物来不及膨胀便完成燃烧,可实现近似等容燃烧过程,故采用爆震燃烧有望提高热循环效率。作为爆震燃烧的可行方式,旋转爆震在航空航天推进领域具有重要应用潜力,已成为研究热点之一。本文围绕液体燃料两相旋转爆震燃烧的点火起爆,常温来流条件下氧化剂、燃料预处理等对旋转爆震波传播的影响,高焓来流条件下冲压和加力场景的旋转爆震燃烧组织进行了梳理与总结,对旋转爆震在喷气式推进领域的应用前景进行了展望。 展开更多

关键词 旋转爆震 液体燃料 起爆 燃烧组织

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填充不均匀对环形通道内爆震波传播特性的影响数值研究

7

作者 史浩宁 王可 +2 位作者 焦中天 肖强 范玮 《推进技术》 北大核心 2025年第8期106-118,共13页

针对环形旋转爆震燃烧室可能存在的新鲜混气填充不均匀影响爆震波传播的问题,开展了混气填充不均匀对爆震波传播特性影响的数值研究,阐明了爆震波传播模态转变的临界条件。采用C2H4/O2/N2混合物,改变填充不完全间隙(i)、初始压力(p_(0)... 针对环形旋转爆震燃烧室可能存在的新鲜混气填充不均匀影响爆震波传播的问题,开展了混气填充不均匀对爆震波传播特性影响的数值研究,阐明了爆震波传播模态转变的临界条件。采用C2H4/O2/N2混合物,改变填充不完全间隙(i)、初始压力(p_(0))和稀释比(β),研究了爆震波在新鲜混气填充不均匀环形通道内的传播过程。结果表明,随着填充不完全间隙提高、初始压力降低和稀释比增大,爆震波速度亏损增加,共观察到稳定、弱不稳定、强不稳定和缓燃四种模态;固定环形通道内径为65 mm、通道高度(h)为15 mm,当i<h-2.0λ_(a)(λ_(a)为平均胞格尺寸)时,内壁面速度亏损在20%以内,为稳定模态;当h-2.0λ_(a)<i<h-1.0λ_(a)时,内壁面速度亏损在20%~40%以内,为弱不稳定模态;当h-1.0λ_(a)<i<h-0.6λ_(a)时,内壁面速度亏损在40%以上且未发展为缓燃,为强不稳定模态;当i>h-0.6λ_(a)时,爆震波彻底解耦,转变为缓燃模态。 展开更多

关键词 旋转爆震燃烧室 环形通道 填充不均匀 爆震波 传播特性 传播模态

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主流湍流度对涡轮导叶吸力面W型气膜孔冷却效率影响的实验研究 被引量：8

8

作者 姚春意 朱惠人 +2 位作者 付仲议 刘存良 张博伦 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2779-2787,共9页

为了获得亚声速涡轮导叶吸力面不同位置处单排W型气膜孔的气膜冷却特性,在短周期跨声速风洞中实验研究了吹风比、主流湍流度对W型气膜孔冷却效率的影响。两列单排气膜孔分别布置在吸力面16%和21%相对弧长处,实验进口雷诺数范围为3.0... 为了获得亚声速涡轮导叶吸力面不同位置处单排W型气膜孔的气膜冷却特性,在短周期跨声速风洞中实验研究了吹风比、主流湍流度对W型气膜孔冷却效率的影响。两列单排气膜孔分别布置在吸力面16%和21%相对弧长处,实验进口雷诺数范围为3.0×10^5~9.0×10^5,吹风比范围是0.5~2.0,叶栅出口等熵马赫数为0.8,高低湍流度分别为14.7%和1.3%。实验结果表明:低湍流度时孔排1和孔排2下游的气膜冷却效率都随吹风比的增大先增大后减小,最佳吹风比分别为BR=1.2和BR=0.8。由于孔排1和孔排2所处位置的主流边界层状态不同,导致湍流度对于气膜冷却效率有不同的影响。对于孔排1,大吹风比时高湍流度使冷气核心向壁面移动,提高了气膜冷却效率;而小吹风比时,湍流度对冷却效率的影响随雷诺数升高而减弱。对于孔排2,大吹风比时高湍流度提高了孔附近区域的冷却效率,同时加快了冷却效率沿流向下降的速度,而在小吹风比时高湍流度显著降低了孔排下游气膜冷却效率。 展开更多

关键词 W型气膜孔 气膜冷却 吸力面 湍流度 吹风比

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气膜孔与冲击孔面积比和动量比对加力燃烧室双层壁隔热屏综合冷却效率的影响 被引量：5

9

作者 牛嘉嘉 刘存良 +2 位作者 刘海涌 肖翔 林建府 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期601-611,共11页

利用冲击/发散双层壁冷却结构可以有效加强冷却效果。针对加力燃烧室隔热屏高效冷却性能的发展要求,基于综合冷却效率模化理论和匹配原则,采用红外测温技术测量了加力燃烧室双层壁隔热屏的综合冷却效率分布,分析了气膜孔与冲击孔面积比(... 利用冲击/发散双层壁冷却结构可以有效加强冷却效果。针对加力燃烧室隔热屏高效冷却性能的发展要求,基于综合冷却效率模化理论和匹配原则,采用红外测温技术测量了加力燃烧室双层壁隔热屏的综合冷却效率分布,分析了气膜孔与冲击孔面积比(A_(f)/A_(i)=1,2,3,4)和动量比(I=0.02~0.88)等参数对加力燃烧室双层壁隔热屏冷却特性的影响规律。研究结果表明:综合冷却效率分布由冲击冷却、气膜冷却及冲击孔和气膜孔的相对位置决定。高冷效区域集中在冲击驻点附近和气膜覆盖的区域。沿着主流的流动方向,气膜板下游的综合冷却效率高于上游的综合冷却效率。随着动量比的增大,综合冷却效率增大。随着气膜孔与冲击孔面积比的增大,气膜板上游的综合冷却效率主要是由于冲击换热的增强而增大,气膜板中下游的综合冷却效率是由于冲击换热和气膜冷却效果的增强而增大。气膜孔与冲击孔面积比由1增大到3,面平均综合冷却效率提高72%,气膜孔与冲击孔面积比由3增大到4时,面平均综合冷却效率提高了12%。 展开更多

关键词 加力燃烧室 隔热屏 冲击发散冷却 面积比 综合冷却效率

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航空发动机压气机内气液非平衡冷却特性研究 被引量：4

10

作者 林阿强 郑群 +2 位作者 夏全忠 杨璐 刘高文 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1776-1785,共10页

针对航空涡轮发动机来流雾化冷却对压气机内气动脉动的影响,考虑壁面液膜成形和运动,基于欧拉-拉格朗日多相流方法解析气液两相热质非平衡传输过程,应用快速傅里叶变换方法将压气机性能参数随旋转周期演变规律的时域脉动敏感性转化为频... 针对航空涡轮发动机来流雾化冷却对压气机内气动脉动的影响,考虑壁面液膜成形和运动,基于欧拉-拉格朗日多相流方法解析气液两相热质非平衡传输过程,应用快速傅里叶变换方法将压气机性能参数随旋转周期演变规律的时域脉动敏感性转化为频域功率谱密度的直观分析。结果表明,压气机内气液非平衡蒸发相变易诱发流场在时间和空间上非定常的气动脉动,雾化冷却参数与总温比呈线性关系,而与总压比和效率均呈非线性关系。在雾化量0.5%~5%和雾化平均粒径1~9μm内,较低的雾化量或较小的雾化平均粒径时,时域总压比的脉动程度更大;在较低的雾化量或较大雾化平均粒径时,时域总温比的脉动程度更强;而在较高的雾化量或较大的雾化平均粒径时,时域效率脉动程度更高。同时,雾化冷却量变化对湿压缩过程中流场的时域脉动敏感性程度大于雾化粒径变化。 展开更多

关键词 航空涡轮发动机 压气机 雾化冷却 相变蒸发 非定常脉动 快速傅里叶变换 功率谱密度

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多腔室凹槽对涡轮叶顶流动传热特性影响的数值研究 被引量：9

11

作者 杜昆 李华容 +2 位作者 王力泉 高媛媛 刘存良 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期313-321,共9页

为降低叶顶热负荷,抑制泄漏流,以GE-E^(3)第一级叶栅为研究对象,将肋条结构应用到动叶顶部中,通过求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS)方程和k-ω湍流模型,研究了多腔室凹槽对叶顶流动传热性能的影响。研究结果表明:随着肋... 为降低叶顶热负荷,抑制泄漏流,以GE-E^(3)第一级叶栅为研究对象,将肋条结构应用到动叶顶部中,通过求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS)方程和k-ω湍流模型,研究了多腔室凹槽对叶顶流动传热性能的影响。研究结果表明:随着肋条结构数目增多,常规凹槽由更多小腔室组成,叶顶换热系数逐渐减小。与平叶顶相比,具有格栅结构的多腔室凹槽叶顶其叶顶换热系数显著降低。凹槽腔室内刮削涡可有效降低泄漏流量,不同多腔室凹槽叶顶的泄漏流质量流量有着不同程度的降低。格栅结构在凹槽中起到“气动篦齿”作用,在0~20%的流向区域内泄漏流控制效果显著。 展开更多

关键词 涡轮动叶 多腔室凹槽 传热特性 叶顶泄漏 数值模拟

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陶瓷基复合材料端壁气膜冷却特性实验数值研究 被引量：6

12

作者 杜昆 陈麒好 +5 位作者 孟宪龙 李华容 仝麒琬 王力泉 梁庭睿 刘存良 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期175-185,共11页

为了解决陶瓷基复合材料(CMC)各向异性导热特点而带来的温度场分布变化问题,基于热固耦合数值模拟手段并采用等效导热系数法将CMC端壁导热系数等效为X,Y,Z三个方向的宏观等效导热系数,研究了主传热方向与次传热方向导热系数比(R),主传... 为了解决陶瓷基复合材料(CMC)各向异性导热特点而带来的温度场分布变化问题,基于热固耦合数值模拟手段并采用等效导热系数法将CMC端壁导热系数等效为X,Y,Z三个方向的宏观等效导热系数,研究了主传热方向与次传热方向导热系数比(R),主传热方向与主流方向夹角(γ)与端壁冷效分布之间的关系。当端壁导热系数呈现各项异性特征时,端壁表面冷却带朝着主传热方向发生扭曲,R越大扭曲现象越明显。γ=0°时展向平均冷效峰值相比γ=90°要低15%~16%,而下游中心线冷却效率峰值则要高出11.1%~26.2%。对于无气膜覆盖的冷气出口上游区域,冷却带对主传热方向以及导热系数比的变化更为敏感。采用交错多排圆柱孔端壁结构进行了实验,对比了高温合金和CMC材料的综合冷效分布情况。在吹风比M=3~5情况下,CMC端壁的整体综合冷却效率比高温合金端壁低4.32%~5.10%,这主要是厚度方向导热系数的不同导致的。实验结果与理论模化公式结果符合良好,验证了模化公式的准确性。 展开更多

关键词 陶瓷基复合材料 各向异性导热系数 前倾扇形孔 多排孔端壁 综合冷却效率 热固耦合

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直肋对扩张型尾缘半劈缝气膜冷却特性影响的实验研究 被引量：3

13

作者 叶林 刘存良 杨寓全 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期2077-2087,共11页

为探究布置直肋扰流结构的尾缘半劈缝冷却结构的气膜冷却特性,分别采用压力敏感漆技术和瞬态热色液晶技术研究了直肋对扩张型尾缘半劈缝表面的绝热气膜效率和对流换热系数的影响,详细对比分析了吹风比及直肋宽度对三种不同扩张型半劈缝... 为探究布置直肋扰流结构的尾缘半劈缝冷却结构的气膜冷却特性,分别采用压力敏感漆技术和瞬态热色液晶技术研究了直肋对扩张型尾缘半劈缝表面的绝热气膜效率和对流换热系数的影响,详细对比分析了吹风比及直肋宽度对三种不同扩张型半劈缝表面的气膜冷却特性。实验结果表明:直肋的加入对小扩张型半劈缝表面的气膜覆盖产生了不利影响,但仅限在小吹风比工况;而直肋对大扩张型半劈缝表面的气膜覆盖有略小的促进作用,但其绝热气膜效率始终低于小扩张型半劈缝表面。肋宽对半劈缝表面的换热增强大小受半劈缝表面形状影响,随着半劈缝表面扩张程度的增大,宽直肋结构的高换热优势逐渐超越窄直肋结构。直肋型尾缘半劈缝冷却结构可有效提升1.45~2倍的壁面热流密度,小吹风比工况时宜选用带有窄直肋的扩张程度较小的半劈缝表面结构,而大吹风比时宜选用带有宽直肋的扩张程度较大的半劈缝表面结构。 展开更多

关键词 涡轮叶片尾缘 扰流半劈缝结构 直肋 压力敏感漆 瞬态热色液晶 气膜冷却

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涡轮发动机预旋供气系统温降和压比特性 被引量：2

14

作者 柴军生 屠杰 +2 位作者 马佳乐 林阿强 刘高文 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1139-1146,共8页

为研究涡轮发动机预旋供气系统内复杂流动换热问题,本文采用模化方法,基于保证相同流动马赫数和转子马赫数的相似准则,确定发动机原型和实验模型具有高度相似性,开展了高转速预旋供气系统的实验研究。在满足供气流量和供气压力条件下,... 为研究涡轮发动机预旋供气系统内复杂流动换热问题,本文采用模化方法,基于保证相同流动马赫数和转子马赫数的相似准则,确定发动机原型和实验模型具有高度相似性,开展了高转速预旋供气系统的实验研究。在满足供气流量和供气压力条件下,揭示流动马赫数和转子马赫数对系统温降和压力特性的变化规律。结果表明:在涡轮盘转速4800~9207 r/min和流量比0.45~0.72的实验工况范围内,系统压比和温比随流量比的增加而增加;预旋喷嘴流量系数增加,系统温降增加。实验条件下,系统温降最高达到23 K。随着转子马赫数的增加,系统压比和温降基本不变,预旋喷嘴流量系数不变,系统温降先增大后减小。系统温降主要由喷嘴温降决定,在不改变转子结构的前提下,优化预旋喷嘴可有效提高系统温降。 展开更多

关键词 预旋供气系统 高转速实验 相似准则 转子马赫数 流量比 温降 压比 预旋喷嘴

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旋转爆震火箭发动机推进性能分析 被引量：1

15

作者 朱亦圆 王可 范玮 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期17-28,共12页

针对旋转爆震发动机(Rotating Detonation Engine,RDE)燃烧室简化二维流场,采用流场分区,建立了一种适用于RDE工作特性的性能分析模型,可快速准确地估算RDE的推进性能。模型考虑了燃烧室内气流膨胀过程中的气流角度匹配,可准确描述存在... 针对旋转爆震发动机(Rotating Detonation Engine,RDE)燃烧室简化二维流场,采用流场分区,建立了一种适用于RDE工作特性的性能分析模型,可快速准确地估算RDE的推进性能。模型考虑了燃烧室内气流膨胀过程中的气流角度匹配,可准确描述存在单个爆震波时的基本流场结构特征,包括爆震波倾斜角度、斜激波角度、滑移线角度等,结果与已有文献的研究结果一致性较高。根据模型流场中所取控制体的进出口参数,可得理想膨胀状态下RDE的推进性能,估算结果与已有性能估算模型吻合较好,与已有实验数值偏差为8%。经验证推导,模型亦可用于多波模态。采用该性能分析模型对比研究了不同反应物当量比、进气总压和总温下火箭式RDE的推进性能。研究表明,性能分析模型可准确反映RDE燃烧室的非稳态流场特征,且可快速准确地估算RDE的推进性能,为RDE推进性能的评估提供了简便可靠的方法。 展开更多

关键词 旋转爆震发动机 性能分析模型 流场结构 理想膨胀 推进性能

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高马赫数涡轮发动机射流预冷特性研究 被引量：5

16

作者 林阿强 刘高文 +2 位作者 吴锋 陈燕 冯青 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2218-2228,共11页

以气液相变冷却机制为切入点,开展高空模拟试验进气预冷段内水-液氧射流冷却的数值分析,考虑真实雾滴颗粒运动的热力现象,基于欧拉-拉格朗日多相流方法解析气液两相热质传输过程,分析水-液氧混合射流对高马赫数涡轮发动机预冷段内流动... 以气液相变冷却机制为切入点,开展高空模拟试验进气预冷段内水-液氧射流冷却的数值分析,考虑真实雾滴颗粒运动的热力现象,基于欧拉-拉格朗日多相流方法解析气液两相热质传输过程,分析水-液氧混合射流对高马赫数涡轮发动机预冷段内流动及换热特性的影响规律。结果表明,水-液氧射流雾化蒸发的效果具有即时性,基于水雾-水蒸汽比热大和汽化焓高的特点,水雾浓度对主流总温降和总压恢复占主导性;而液氧浓度有利于降低湿空气的热流密度。在射流浓度2%~8%时,预冷段总压降系数为0.84%~1.27%,总温降系数为2.15%~15.12%,即温降为12.92~90.89K。为平衡高空高马赫数时冷却水和液氧的需求,需控制水-液氧的射流比例,建议液氧射流量小于60%的总射流浓度。在"40%水~60%液氧"的射流比例时预冷段内流动和传热特性达到局部最优。在发动机物理转速不变时,射流冷却后预冷段内湿空气来流质量流量增幅0.22%~9.39%,其中空气和水蒸汽含量的贡献份额分别约为71.8%和28.2%。因此,射流预冷有利于涡轮发动机在高马赫数时具有更高的加速度。 展开更多

关键词 预冷涡轮基发动机 预冷段 高温进气 射流预冷 液氧

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燃烧室宽度对煤油旋转爆震波传播模态的影响 被引量：15

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作者 王致程 严宇 +3 位作者 王可 赵明皓 朱亦圆 范玮 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期842-850,共9页

为研究基于煤油的旋转爆震波的传播特性,以煤油和含氧量40%的富氧空气作为燃料和氧化剂,对基于燃烧室外径均为100mm的无内柱燃烧室和燃烧室宽度分别为32,26,20mm的环形燃烧室开展了对比实验。不同氧化剂流量下,共观察到四种燃烧波模态,... 为研究基于煤油的旋转爆震波的传播特性,以煤油和含氧量40%的富氧空气作为燃料和氧化剂,对基于燃烧室外径均为100mm的无内柱燃烧室和燃烧室宽度分别为32,26,20mm的环形燃烧室开展了对比实验。不同氧化剂流量下,共观察到四种燃烧波模态,分别为爆燃模态、准稳定爆震模态、双波对撞模态和稳定旋转爆震模态。无内柱燃烧室中,氧化剂流量较低时无法维持旋转爆震波的稳定传播,出现爆燃模态和准稳定爆震模态;当氧化剂流量超过154g/s时,可以得到稳定旋转爆震模态,旋转爆震波峰值压力超过0.7MPa,平均传播速度为1750m/s。对于环形燃烧室,旋转爆震波的传播速度仅为1245~1465m/s,明显低于无内柱燃烧室中的传播速度。随环形燃烧室宽度减小,对应旋转爆震波模态的工况范围更窄,传播速度更慢。在本研究对应的工况范围内,增大燃烧室宽度,更有利于基于煤油的旋转爆震波的稳定传播。 展开更多

关键词 旋转爆震 煤油 无内柱燃烧室 环形燃烧室 传播模态

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槽缝射流对高负荷涡轮非轴对称端壁冷却性能的影响研究 被引量：7

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作者 杜昆 贾毅豪 +3 位作者 赵尊盛 周淳 宋辉 刘存良 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期186-197,共12页

基于端壁静压分布造型方法,本文针对带有槽缝射流的高负荷涡轮,分别研究了全局及局部造型下端壁冷却性能的变化规律,揭示了不同入射角及槽缝结构对非轴对称造型端壁冷却性能的影响机理。研究表明:非轴对称端壁造型可以显著改变静叶端区... 基于端壁静压分布造型方法,本文针对带有槽缝射流的高负荷涡轮,分别研究了全局及局部造型下端壁冷却性能的变化规律,揭示了不同入射角及槽缝结构对非轴对称造型端壁冷却性能的影响机理。研究表明:非轴对称端壁造型可以显著改变静叶端区气冷特性。造型端壁可通过抑制二次流强度,降低叶栅总压损失系数达0.364%;相比常规端壁,造型端壁冷气有效覆盖面积最大增大13.57%,但横向平均气膜有效度降低;造型端壁可以改善大倾角槽缝射流的冷却效果;使用相切圆弧的槽缝入射段结构后,造型端壁较平端壁有效冷却面积增大了11.51%。 展开更多

关键词 高负荷涡轮 非轴对称端壁 槽缝射流 气膜冷却 气动特性 总压损失

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涡轮导叶压力面气膜孔排位置对气膜冷却特性的影响 被引量：5

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作者 姚春意 朱惠人 +2 位作者 刘存良 张博伦 周益典 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1560-1570,共11页

为了研究气膜孔排位置对气膜冷却特性的影响,在涡轮导叶压力面布置了4排单排扩张型气膜孔(分别用PS1~PS4表示)并在跨声速风洞中进行了实验,通过气膜孔排下游的热电偶获得了气膜冷却效率和换热系数。叶栅进口雷诺数Re为3.0×10^5~9.0... 为了研究气膜孔排位置对气膜冷却特性的影响,在涡轮导叶压力面布置了4排单排扩张型气膜孔(分别用PS1~PS4表示)并在跨声速风洞中进行了实验,通过气膜孔排下游的热电偶获得了气膜冷却效率和换热系数。叶栅进口雷诺数Re为3.0×10^5~9.0×10^5,PS1~PS4的吹风比BR为0.5~2.0,叶栅出口马赫数为0.8。实验结果表明:PS1位置的顺压梯度较大导致下游冷却效率随吹风比增大而升高,PS2下游小于30D(D为气膜孔直径)的区域最佳吹风比为BR=1.2,而大于30D的区域BR=2.0时气膜冷却效率最高。吹风比相同时,PS1由于孔的倾角较大导致其冷却效率低于PS2,而具有相同倾角的PS2,PS3,PS4冷却效率逐渐减小。除了PS2在BR=0.5时的工况,其它工况下冷气射流与主流的掺混导致PS1~PS4下游的换热系数比都大于1,PS2和PS3下游的换热系数比随吹风比增大而增大,PS1和PS4下游的换热系数比受吹风比影响较小。综合考虑气膜冷却效率和换热系数,在相同冷气量时PS2的冷却效果是最好的。 展开更多

关键词 气膜孔位置 气膜冷却效率 换热系数比 压力面 吹风比 涡轮导叶

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塞式喷管对旋转爆震起爆、传播与推进特性的影响 被引量：4

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作者 朱亦圆 王可 +3 位作者 赵明皓 王致程 焦中天 范玮 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期531-539,共9页

为研究塞式喷管对旋转爆震工作特性的影响,针对燃烧室出口是否安装喷管,采用乙烯和富氧空气开展了实验研究.结果表明,安装喷管时,随当量比增加,燃烧室内出现了5种不同的传播模态;其中,转变模态和周期性振荡模态均存在峰值压力的周期性振... 为研究塞式喷管对旋转爆震工作特性的影响,针对燃烧室出口是否安装喷管,采用乙烯和富氧空气开展了实验研究.结果表明,安装喷管时,随当量比增加,燃烧室内出现了5种不同的传播模态;其中,转变模态和周期性振荡模态均存在峰值压力的周期性振荡.实验中观察到,未安装喷管的燃烧室内点火后能快速形成稳定的单波模态;安装喷管后,单波模态的起爆过程存在峰值压力振荡向无振荡的转变,而转变模态和周期性振荡模态中,起爆后峰值压力出现了明显且稳定的周期性振荡.与未安装喷管相比,安装喷管的燃烧室推进性能显著提高,推力增加了101.9%;转变模态中,转变为稳定单波后,室压和推进性能均略低于周期性振荡过程,推力下降了7.6%;然而,爆震波峰值压力长期周期性振荡使推力的不稳定性增加,应予以避免. 展开更多

关键词 塞式喷管 旋转爆震 传播模态 起爆过程 推进性能

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