无导叶对转涡轮动叶轴向间隙对高压叶顶泄漏流级间发展规律影响

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作者 董甜甜 赵巍 +3 位作者 隋秀明 浦健 雒伟伟 赵庆军 《航空发动机》 北大核心 2025年第2期75-83,共9页

为阐明无导叶对转涡轮(VCRT)不同动叶轴向间隙(ASR)下高压(HP)叶顶泄漏流(TLF)的级间流动规律及其对低压(LP)叶顶区域流场的影响,对高负荷跨声速无导叶对转涡轮进行了非定常数值模拟,分析并比较了不同ASR下高压和低压叶顶区域气动参数... 为阐明无导叶对转涡轮(VCRT)不同动叶轴向间隙(ASR)下高压(HP)叶顶泄漏流(TLF)的级间流动规律及其对低压(LP)叶顶区域流场的影响,对高负荷跨声速无导叶对转涡轮进行了非定常数值模拟,分析并比较了不同ASR下高压和低压叶顶区域气动参数和流场特征的变化。结果表明:当ASR为高压动叶叶顶轴向弦长(C_(ax))的20%~50%时,级间过渡段的较大扩张率使得高压叶顶泄漏流向级间端壁迁移汇聚,引起堵塞,导致高压叶顶泄漏流级间速度的周向分量较大、气动损失较高。此外,更多的高压叶顶泄漏流有助于形成更强的低压上通道涡(UPV),增加其强度和损失,从而在叶顶区域造成更大的总气动损失。当ASR增加到50%~75%C_(ax)时,级间过渡段扩张率降低,显著减少了高压叶顶泄漏流向级间端壁的迁移。高压叶顶泄漏流不再被阻塞,其级间耗散加速,从而降低了损耗。同时,高压叶顶泄漏流在形成低压上通道涡中的参与减少导致高压叶顶泄漏流的强度及其在低压通道中的输运损耗增加,以及低压上通道涡的强度和损耗降低。因此,叶顶区域的总气动损失逐渐减小。当ASR进一步增加到75%~100%C_(ax)时,高压叶顶泄漏流的级间输运距离增加,加速了其级间耗散并降低了损耗。高压叶顶泄漏流在低压通道中的强度和输运损失也降低了。同时,有助于形成低压上通道涡的高压叶顶泄漏流进一步减少,导致低压上通道涡强度和损失降低。因此,叶顶区域的总气动损失进一步减少。当ASR进一步增加到100%~150%C_(ax)时,除了高压叶顶泄漏流的级间输运损失增加外,叶顶区域流场几乎没有变化。因此,存在最佳ASR使高压叶顶间隙泄漏流气动损失最小,此时级间过渡段扩张角约为10°。 展开更多

关键词 无导叶对转涡轮 动叶轴向间隙 非定常 高压叶顶泄漏流 级间流动

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空气涡轮火箭发动机起动过程半物理仿真方法研究

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作者 杨学森 赵巍 +3 位作者 张秉龙 任三群 项效镕 赵庆军 《系统仿真学报》 北大核心 2025年第8期2061-2073,共13页

为满足空气涡轮火箭发动机控制规律验证需求,提出了基于串口通讯的半物理仿真方案,建立了集成快速原型系统、供应系统、测控系统、信号模拟器、故障注入系统和实时仿真机的半物理仿真平台,基于交叉编译技术开发了发动机数字模型,实现了... 为满足空气涡轮火箭发动机控制规律验证需求,提出了基于串口通讯的半物理仿真方案,建立了集成快速原型系统、供应系统、测控系统、信号模拟器、故障注入系统和实时仿真机的半物理仿真平台,基于交叉编译技术开发了发动机数字模型,实现了发动机控制系统与供应系统的耦合半物理仿真。开展了空气涡轮火箭发动机起动过程半物理仿真,测试了涡轮出口温度超温情况下控制器的故障处理策略。结果表明:以频率量作为信号模拟器转速信号指令,模拟精度可达0.01%FS,刷新时间不超过1 ms;当主燃煤油流量达到最大流量的16.2%时,发动机进入转速自持状态,主燃煤油泵和液氧泵后压力为1.28 MPa;当主燃煤油流量达到最大时,发动机转速和推力同时达到设计状态。涡轮出口温度超温50℃时起动超温保护机制,电动泵设定转速输出为0,避免了发动机潜在运行风险。 展开更多

关键词 空气涡轮火箭发动机 半物理仿真 供应系统 起动过程 控制规律

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离心喷嘴液膜形态与液膜破碎机制试验研究 被引量：1

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作者 方传宇 王少林 +8 位作者 王凯兴 刘舆帅 刘富强 杨金虎 曹程 刘存喜 穆勇 徐纲 朱俊强 《力学学报》 北大核心 2025年第2期388-398,共11页

离心喷嘴由于其具有简单可靠的结构以及优异的雾化性能,被广泛应用于航空发动机燃烧室喷嘴.离心喷嘴的性能一定程度上决定了燃烧室的燃烧稳定性能,燃烧组织性能和排放特性.文章采用高速阴影成像技术和相位多普勒粒子测速仪(PDPA)对比研... 离心喷嘴由于其具有简单可靠的结构以及优异的雾化性能,被广泛应用于航空发动机燃烧室喷嘴.离心喷嘴的性能一定程度上决定了燃烧室的燃烧稳定性能,燃烧组织性能和排放特性.文章采用高速阴影成像技术和相位多普勒粒子测速仪(PDPA)对比研究了喷注压力对于离心喷嘴流量系数、喷雾锥角、液膜形态、破碎模式以及粒径分布的影响,系统分析离心喷嘴液膜形态、液膜破碎机制和雾化特性,并使用本征正交分解(POD)方法识别出不同液膜形态下的主要和次要的破碎模式,建立了离心喷嘴液膜形态与雾化特性之间的对应关系,支撑了离心喷嘴雾化性能优化研究.结果发现,随着喷注压力的增大,流量系数和喷雾锥角呈现出先增大后减小的趋势;喷注压力通过改变液膜的液体韦伯数(We)从而改变液膜形态.随着We的增加,液膜的破碎位置逐渐向喷嘴出口处移动,破碎距离逐渐减小,并使得离心喷嘴下游液滴的径向速度增大,大粒径液滴向两侧运动,导致雾锥中心的索太尔平均直径(SMD)迅速下降;离心喷嘴不同的液膜形态包含多种液膜破碎模式,并随着We数增加而演化:随着We数的增加,液膜的主要破碎模式依次为撞击破碎、表面波破碎、穿孔破碎以及湍流破碎,且这4种破碎模式的表面波频率依次增大. 展开更多

关键词 相位多普勒粒子测速仪 高速阴影成像 本征正交分解 液体韦伯数

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富燃燃气热物性对平板热冲击疲劳影响的数值研究

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作者 凌若泓 隋秀明 +3 位作者 雒伟伟 浦健 赵巍 赵庆军 《航空制造技术》 北大核心 2025年第20期135-147,161,共14页

针对富燃燃气环境下涡轮导叶严峻的热疲劳问题,依据其实际工作条件,建立均质平板拟静态热弹性耦合模型,通过Laplace变换和留数定理,得到燃气热物性对热冲击过程平板温升特性、应力及寿命变化的作用规律,所得结果与涡轮导叶三维热流耦合... 针对富燃燃气环境下涡轮导叶严峻的热疲劳问题,依据其实际工作条件,建立均质平板拟静态热弹性耦合模型,通过Laplace变换和留数定理,得到燃气热物性对热冲击过程平板温升特性、应力及寿命变化的作用规律,所得结果与涡轮导叶三维热流耦合计算结果吻合较好。结果表明,富燃燃气主要组分为高比定压热容和高热导率的氢气,使其对流换热系数显著提升,因此在热冲击过程中,富燃环境下平板表面热流量、温升速率和平衡温度升高,平板内部温度梯度增大;因高温、大温度梯度富燃燃气环境,平板各点峰值热应力提升80%,寿命缩短32%。热冲击过程中,平板热应力呈现先迅速升高至峰值、随后逐渐减小的变化规律,其中平板峰值热应力主要由燃气热物性决定,峰值后热应力主要受冷气温度影响。另外,燃气热物性对平板峰值热应力和寿命的影响,随平板厚度增加而减小。 展开更多

关键词 燃气热物性 热冲击 流体温差 厚度 寿命

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极端工况下脂润滑高速角接触球轴承的温度特性研究

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作者 李焱 张坤 +2 位作者 黄恩亮 郭磊 龚建波 《机电工程》 北大核心 2025年第7期1237-1246,共10页

为了探究某型号轻型短寿涡扇发动机前轴承配装7006脂润滑高速角接触球轴承后,在发动机极端工况下是否能够稳定工作的问题,对该7006脂润滑轴承按照轻型短寿涡扇发动机一号轴承的工作转速载荷进行了加载,在有无引气的条件下进行了脂润滑... 为了探究某型号轻型短寿涡扇发动机前轴承配装7006脂润滑高速角接触球轴承后,在发动机极端工况下是否能够稳定工作的问题,对该7006脂润滑轴承按照轻型短寿涡扇发动机一号轴承的工作转速载荷进行了加载,在有无引气的条件下进行了脂润滑高速角接触球轴承的温度特性研究。首先,搭建了脂润滑轴承试验台,模拟了发动机大载荷、高转速工况下的考核环境,对轴承开展了考核试验,测试了在不同径向载荷、轴向载荷及转速工况下的脂润滑轴承温度特性,并通过向试验工装中通入热油的方式模拟了发动机轴承腔室温度,测试了该脂润滑轴承在发动机真实工作环境下的温度表现;然后,为降低现有7006脂润滑轴承在发动机极端工况下的运行温度,使用Fluent软件模拟了发动机在极端工况下,从风扇后引气对前轴承散热以及不同引气速度和引气温度下的轴承温度分布;最后,由于该发动机风扇后气流的温度限制,选择了引气温度80℃,引气速度10 m/s的方案,将该7006脂润滑高速角接触球轴承安装在轻型短寿涡扇发动机中,开展了整机试验,以验证该引气方案能满足发动机前轴承在极端工况下的使用需求,并将试验结果与仿真结果进行了对比分析。研究结果表明:整机试验数据与仿真结果拟合度较高,前轴承外环温度误差在15%以内,并通过了2.5 h的寿命考核,从而说明该引气方案能满足发动机前轴承在极端工况下的使用需求;引气温度100℃、引气速度1 m/s和5 m/s时,轴承最高温度均高于180℃,10 m/s时最高温度为177℃;引气温度80℃、引气速度1 m/s时,轴承最高温度为166℃。处于高速旋转状态的7006脂润滑轴承引气速度相对旋转速度较小时,温度受轴向引气速度变化影响小,受引气温度变化影响大。 展开更多

关键词 轻型短寿涡扇发动机 高速角接触球轴承 引气冷却脂润滑轴承 引气散热分析 引气速度 轴承温度场 Fluent

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静子轮毂间隙对核心驱动风扇内部流动影响研究

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作者 邓坤盈 阳诚武 +3 位作者 罗乔丹 远世龙 赵胜丰 卢新根 《推进技术》 北大核心 2025年第8期49-62,共14页

受上下游风扇和高压压气机匹配环境限制,核心机驱动风扇(CDFS)静子轮毂不能向上抬升,导致静子根部流动容易出现角区分离/失速,影响其性能和稳定性。为探究叶根间隙对CDFS静子流动的影响机制,以改善CDFS静子根部角区流动,本文采用数值模... 受上下游风扇和高压压气机匹配环境限制,核心机驱动风扇(CDFS)静子轮毂不能向上抬升,导致静子根部流动容易出现角区分离/失速,影响其性能和稳定性。为探究叶根间隙对CDFS静子流动的影响机制,以改善CDFS静子根部角区流动,本文采用数值模拟方法研究了CDFS静子轮毂间隙大小、尾缘间隙长度对CDFS两个模态内部流动的影响。结果表明,静子轮毂相对间隙从0.5%变化到2.0%,相较于基准模型,引入轮毂间隙改善了静子角区的流动分离,失速裕度在两种模态下均明显提升,双外涵模态(DBM)提升更为明显,失速裕度最小改进量为11.56%;不同模态下,轮毂间隙对效率的影响呈现相反趋势。综合权衡两种模态下的效率和失速裕度,存在最佳轮毂相对间隙值使得CDFS综合性能最佳,文中最佳轮毂间隙值为1.0%弦长。以最佳间隙值为基础,开展了轮毂间隙弦向长度对CDFS影响的研究。尾缘间隙的泄漏流抑制了横向二次流向吸力面角区输运低能流体,改善了静子角区分离流动而提高了失速裕度;尾缘间隙长度增加,泄漏流强度增强,根部流动损失增加,CDFS峰值效率降低。 展开更多

关键词 变循环发动机 核心机驱动风扇 悬臂静子 轮毂泄漏流 失速裕度

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侧壁多孔射流压比对稳态总压畸变模拟的影响规律

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作者 张冬晨 项效镕 +3 位作者 刘翼腾 任三群 赵巍 赵庆军 《推进技术》 北大核心 2025年第5期265-277,共13页

针对发动机地面与高空模拟试验中不同形式总压畸变在线模拟的需求,采用数值仿真方法,研究了侧壁多孔射流畸变模拟器不同射流压比下肾形反旋涡对的沿程演变规律,以及其对总压畸变分布与畸变指数的影响机制。同时,提出了一种总压畸变图谱... 针对发动机地面与高空模拟试验中不同形式总压畸变在线模拟的需求,采用数值仿真方法,研究了侧壁多孔射流畸变模拟器不同射流压比下肾形反旋涡对的沿程演变规律,以及其对总压畸变分布与畸变指数的影响机制。同时,提出了一种总压畸变图谱特征参数牵引下的畸变模拟器侧壁单孔/双孔射流周向组合排布与压比调控方法,在总压恢复系数基本维持不变的情况下总压畸变指数模拟相对偏差可控制在5%以内。研究结果表明,侧壁单孔射流所致肾形反旋涡对与射流柱的沿程掺混直接影响总压损失分布特征,低压区穿透深度、尺寸大小均随射流压比增大而增加但增速趋缓;双孔射流夹角与射流压比单调影响两组反旋涡对的3种形态,低压区穿透深度、尺寸大小均随射流压比增大而增加,但随射流夹角的变化同反旋涡对的3种形态密切相关;单孔与双孔射流下总压畸变指数随射流压比先增后减,且随着射流夹角增加畸变指数变化拐点所对应的射流压比逐步增大。 展开更多

关键词 畸变模拟 稳态畸变 射流 肾形涡结构 总压分布 畸变指数

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液氧电动屏蔽泵预冷流动换热与调控方法

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作者 陆冠熙 张秉龙 +3 位作者 杨学森 项效镕 赵巍 赵庆军 《火箭推进》 北大核心 2025年第2期41-51,共11页

为了探究液氧电动屏蔽泵预冷过程中流动换热特性,建立液氧电动屏蔽泵流动换热模型,搭建低温介质预冷试验台,对液氧电动屏蔽泵预冷过程换热与流动特性开展数值模拟和试验研究。结果表明,电动屏蔽泵预冷时间主要受预冷介质流量、温度、压... 为了探究液氧电动屏蔽泵预冷过程中流动换热特性,建立液氧电动屏蔽泵流动换热模型,搭建低温介质预冷试验台,对液氧电动屏蔽泵预冷过程换热与流动特性开展数值模拟和试验研究。结果表明,电动屏蔽泵预冷时间主要受预冷介质流量、温度、压力影响。在预冷过程中,电机壁面预冷相对于泵体壁面更为困难,在排放预冷时应尽量采用较大流量进行预冷,以确保电机预冷效果。介质在电机流域的流动方式受预冷过程中泵内部压力变化发生改变,此变化会影响介质流动速率,从而影响介质与泵体换热;气化区域主要集中在电机两轴承间转子外壁面段以及泵后腔室处,受预冷流动方式影响气化介质对泵内流动影响显著;通过适当增大预冷流量,可以增大泵后腔室压力,从而有效提高电机流域介质流速,提高预冷效率,避免预冷介质过度消耗。 展开更多

关键词 电动屏蔽泵 排放预冷 数值计算 流场分析 流固换热

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燃烧室V形槽-凹腔组合稳定器结构参数对点、熄火性能影响试验

9

作者 缪雪卉 胡斌 +3 位作者 石强 曾文 张德胜 赵庆军 《航空发动机》 北大核心 2025年第5期50-56,共7页

为满足空气涡轮火箭(ATR)发动机加力燃烧室高性能燃烧需求,通过高速相机和激光点火试验对ATR发动机加力燃烧室不同V形槽-凹腔组合火焰稳定器结构的点、熄火过程进行探究,并通过点、熄火试验分析了不同速度下V形槽-凹腔组合稳定器点、熄... 为满足空气涡轮火箭(ATR)发动机加力燃烧室高性能燃烧需求,通过高速相机和激光点火试验对ATR发动机加力燃烧室不同V形槽-凹腔组合火焰稳定器结构的点、熄火过程进行探究,并通过点、熄火试验分析了不同速度下V形槽-凹腔组合稳定器点、熄火边界的变化规律。结果表明:在凹腔后壁面附近,通过激光点火形成的初始火核受到湍流涡团以及燃油分布的影响会在凹腔内向上游传播,最终稳定在蒸发管排气口附近并引燃整个燃烧室;在稳定工作状态下,受到V形槽下游流场与凹腔内流场湍流交换的影响,V形槽下游存在稳定燃烧,随着油气比逐渐降低,V形槽下游的燃烧区域减小,在近熄火工况,燃烧区仅存在于凹腔内部;槽宽为30 mm的组合稳定器的点、熄火边界随着来流速度的加快缓慢增大;槽宽为20 mm的组合稳定器的点、熄火边界随着来流速度加快呈现先增大后减小的趋势;15°V形槽后掠角组合稳定器的点熄火边界要略高于0°V形槽的。 展开更多

关键词 V形槽-凹腔组合火焰稳定器 点火传焰过程 熄火过程 点、熄火边界 加力燃烧室 空气涡轮火箭发动机

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环形通道内爆震波传播特性数值模拟研究

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作者 曹力文 徐子阳 +2 位作者 王可 焦中天 范玮 《推进技术》 北大核心 2025年第9期182-191,共10页

为厘清爆震波在环形通道内的不同传播模态与爆震波自持传播的临界条件,采用300 K的C_(2)H_(4)+3O_(2)+3N_(2)预混气,在不同通道曲率和初始压力(100,60,20 kPa)条件下,开展了数值模拟研究。结果表明,在通道宽度一定的条件下,当无量纲内径... 为厘清爆震波在环形通道内的不同传播模态与爆震波自持传播的临界条件,采用300 K的C_(2)H_(4)+3O_(2)+3N_(2)预混气,在不同通道曲率和初始压力(100,60,20 kPa)条件下,开展了数值模拟研究。结果表明,在通道宽度一定的条件下,当无量纲内径ri(通道内径)/λa(平均胞格尺寸)>14时,爆震波能够在环形通道内稳定传播;当ri/λa≤14时,爆震波在环形通道内存在解耦再起爆现象,亦转变为不稳定传播模态,内壁面处爆震波法向速度最低降至50%C-J速度,外壁面处爆震波法向速度几乎未受到影响,仍在80%C-J速度以上。 展开更多

关键词 旋转爆震燃烧室 爆震波 环形通道 胞格尺寸 传播模态

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航空发动机附件管路卡箍松动故障诊断方法

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作者 李全坤 武琛舒 +3 位作者 黄宇灵 马瑞贤 王四季 丁小飞 《振动工程学报》 北大核心 2025年第6期1183-1189,共7页

为有效识别和定位航空发动机附件管路中的卡箍松动等振动故障,本文提出了基于附件管路动力学响应和传递函数的诊断方法。根据结构相近和动力学相似原则建立了故障附件管路的动力学模型和方程,其中故障的影响通过作用于管路相应位置的附... 为有效识别和定位航空发动机附件管路中的卡箍松动等振动故障,本文提出了基于附件管路动力学响应和传递函数的诊断方法。根据结构相近和动力学相似原则建立了故障附件管路的动力学模型和方程,其中故障的影响通过作用于管路相应位置的附加非线性力模拟。通过结构动力学分析,推导并确定了动力学响应与故障出现及其位置的对应关系,提出了基于传递函数的故障诊断方法,并归纳了方法的具体操作流程。通过试验测试案例验证了所提故障诊断方法的有效性和实用性。理论分析和测试结果表明,所提故障诊断方法可以准确地识别和定位航空发动机中附件管路卡箍松动故障是否出现以及出现后的具体位置。同时,该诊断方法适用于附件管路中单个卡箍松动故障以及多个卡箍松动故障的情况。 展开更多

关键词 航空发动机 附件管路 卡箍松动 传递函数 故障诊断

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周向畸变进气下轴流压气机的失稳预报方法研究

12

作者 范忠岗 刘洋 +2 位作者 巴顿 张敏 杜娟 《推进技术》 北大核心 2025年第4期104-112,共9页

为了提高预报方法的可靠性,在低速轴流压气机上针对周向畸变下的失稳机理和预报方法进行了实验研究,其中畸变进气条件通过畸变板产生,并通过在转子叶顶布置的动态压力传感器测量非定常压力信号,运用自相关分析对其进行处理,提出了以自... 为了提高预报方法的可靠性,在低速轴流压气机上针对周向畸变下的失稳机理和预报方法进行了实验研究,其中畸变进气条件通过畸变板产生,并通过在转子叶顶布置的动态压力传感器测量非定常压力信号,运用自相关分析对其进行处理,提出了以自相关系数变化幅度修正阈值的预报方法。分析结果表明,在周向畸变进气条件下,畸变区中心来流攻角增加,叶顶泄漏流非定常波动诱发的扰动加剧,且流场整体扰动随畸变强度的增加而增加。在连续节流过程中,畸变区自相关系数变化幅度大于非畸变区,传统固定阈值的预报方法无法兼顾这两种状态,通过实施可变阈值,在不同畸变强度和不同周向位置均实现提前预报。 展开更多

关键词 轴流压气机 失稳预报 自相关分析 周向畸变 可变阈值 叶顶泄漏流

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宽速域变几何轴对称进气道结构设计及气动性能分析

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作者 白禄 邓文剑 +2 位作者 王占学 齐旻 李军府 《推进技术》 北大核心 2025年第9期35-46,共12页

设计飞行马赫数0~1.8的宽速域变几何轴对称进气道,分析基准轴对称进气道在全速域范围内的流量特性,研究不同调节方案的最佳使用工况及对进气道流动特性与气动性能的影响。研究结果表明:1.2≤Ma≤1.8,基准轴对称进气道能满足发动机匹配... 设计飞行马赫数0~1.8的宽速域变几何轴对称进气道,分析基准轴对称进气道在全速域范围内的流量特性,研究不同调节方案的最佳使用工况及对进气道流动特性与气动性能的影响。研究结果表明:1.2≤Ma≤1.8,基准轴对称进气道能满足发动机匹配点的流量需求;0.8≤Ma<1.2,添加泄流槽会增加扩压段内低能流体,减小进气道有效流通面积,关闭泄流槽前后进气道出口流量与发动机匹配点流量差在Ma=0.8与Ma=1.0时分别由7.7%,3.4%降低至0.3%,0.9%;0.5≤Ma<0.8,后移中心锥能够降低进气道出口总压畸变指数,移动中心锥前后进气道总压畸变指数在Ma=0.5与Ma=0.6时分别降低1.4%与3.1%;0<Ma<0.5,添加辅助进气门既能满足流量需求,又可提高进气道的总压恢复系数和出口流场均匀性。 展开更多

关键词 变循环发动机 宽速域进气道 进发匹配 流量系数 总压恢复系数 畸变指数

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冰撞击跨声速风扇转子叶片损伤对气动性能的影响

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作者 邢怀程 徐强仁 +3 位作者 王立志 李广超 项效镕 赵庆军 《航空发动机》 北大核心 2025年第5期84-91,共8页

为揭示跨声速风扇转子受脱落冰撞击后叶片真实损伤对气动性能的影响规律,对受损叶片逆向建模,开展叶片前缘不同弯曲方向和形变程度对其气动性能的影响研究。结果表明:前缘向吸力面弯曲叶片case1和case2失速裕度相对减小62%和29%,前缘向... 为揭示跨声速风扇转子受脱落冰撞击后叶片真实损伤对气动性能的影响规律,对受损叶片逆向建模,开展叶片前缘不同弯曲方向和形变程度对其气动性能的影响研究。结果表明:前缘向吸力面弯曲叶片case1和case2失速裕度相对减小62%和29%,前缘向压力面弯曲叶片case4和case5失速裕度相对减小11.9%和19.5%;叶片前缘向压力面弯曲导致通道通流能力降低,流量减小,吸力面曲率增大,加剧了边界层分离。叶片前缘向吸力面弯曲使通道通流能力提高,流量增大,损伤处弦向截面呈S型,预压缩作用提高了总压比,吸力面无遮盖段呈凹面抑制了边界层分离;在近失速点,叶片case1和case2攻角增大,通道外高速区使气流速度剧烈变化诱发叶片失速。叶片case4和case5吸力面曲率增大,边界层严重分离诱发叶片失速。前缘向吸力面弯曲使叶片损伤处弦向截面呈S型,有利于抑制边界层分离,对气动性能影响较小,但叶片失速裕度明显降低,威胁飞行安全;前缘向压力面弯曲使叶片气动性能明显降低,但对失速裕度影响较小。 展开更多

关键词 跨声速 风扇转子叶片 冰撞击 真实损伤 气动性能 失速裕度 航空发动机

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壁面形状对混压式轴对称进气道波系及气动性能影响研究

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作者 白禄 邓文剑 +2 位作者 王占学 齐旻 李军府 《推进技术》 北大核心 2025年第10期102-112,共11页

设计一种巡航Ma=1.8的混压式轴对称进气道,分析进气道内“λ”波、肩部激波与二次激波的产生原因,研究壁面形状变化对进气道内波系结构及抗反压能力与总压恢复系数等气动性能的影响。结果表明:进气道内“λ”波与肩部激波的形成原因是... 设计一种巡航Ma=1.8的混压式轴对称进气道,分析进气道内“λ”波、肩部激波与二次激波的产生原因,研究壁面形状变化对进气道内波系结构及抗反压能力与总压恢复系数等气动性能的影响。结果表明:进气道内“λ”波与肩部激波的形成原因是唇罩近壁面激波边界层干扰及肩部倒角的设计;随着D(肩部倒角半径/喉道高度)的减小,“λ”波所占区域逐渐减小,肩部激波附近加速区数量减小,唇罩形状改变唇罩处低能流体区的大小,对“λ”波与肩部激波结构产生影响较小;在PR(压比)为4.5时,进气道喉道位置存在二次激波,D从0.61增加到1.22时,二次激波长度增大了11.58%;肩部倒角半径不同,进气道的抗反压能力不同,D从0.61增加到1.22时,进气道临界压比从4.19增加到4.63,喉道总压恢复系数也有所提升。 展开更多

关键词 轴对称进气道 激波边界层干扰 二次激波 抗反压能力 总压恢复系数

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跨声速轴流压气机变转速进气畸变对失速影响机制研究

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作者 吴桐 徐强仁 +3 位作者 赵巍 任三群 赵庆军 周亦成 《推进技术》 北大核心 2025年第10期76-92,共17页

为了揭示60%至100%折合转速下总压与旋流组合进气畸变对压气机失速的影响规律,以跨声速轴流压气机为研究对象,开展了三维全周定常数值模拟研究。研究结果发现:均匀进气条件下,各折合转速近失速工况均由叶顶泄漏流诱发压气机失速;畸变条... 为了揭示60%至100%折合转速下总压与旋流组合进气畸变对压气机失速的影响规律,以跨声速轴流压气机为研究对象,开展了三维全周定常数值模拟研究。研究结果发现:均匀进气条件下,各折合转速近失速工况均由叶顶泄漏流诱发压气机失速;畸变条件下,各折合转速最先失速通道均位于沿旋转方向进入总压畸变区一侧,但是失速机制不同。畸变条件下,归一化折合转速ncor=0.9和1.0近失速工况叶顶泄漏流与激波相互作用产生的堵塞区体积占总堵塞区体积的67.7%和63.8%,提前诱发失速;ncor=0.8近失速工况吸力面与机匣间角区分离产生的堵塞区体积占总堵塞区体积的64.1%,叶尖失速诱因变为角区分离;ncor=0.6和0.7近失速工况叶根区总压畸变作用下前缘压力面的脱落涡诱导的流动堵塞区体积分数分别为98.8%和99.5%,导致压气机叶根失速。随着转速降低,跨声速压气机叶尖区负荷占总负荷比例逐渐减小,叶根区负荷占总负荷比例逐渐增大,ncor=0.7以下总压畸变作用下叶根区先于叶尖区触发了失速。 展开更多

关键词 进气畸变 失速 流动分离 激波 叶顶泄漏流

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结合神经网络与模型预测控制的燃机运行扰动抑制研究

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作者 张玉豪 王子楠 +1 位作者 曾博洋 田震 《推进技术》 北大核心 2025年第10期229-243,共15页

本文针对燃气轮机中氢燃料的扰动带来的控制问题,首先针对PI控制器利用改进的差分算法对控制器参数进行优化,以提高其动态性能及抗扰动效果。在此基础上,进一步选用智能控制方法进行研究,提出了一种结合门控循环单元与混沌神经网络的模... 本文针对燃气轮机中氢燃料的扰动带来的控制问题,首先针对PI控制器利用改进的差分算法对控制器参数进行优化,以提高其动态性能及抗扰动效果。在此基础上,进一步选用智能控制方法进行研究,提出了一种结合门控循环单元与混沌神经网络的模型预测控制器(GRU-CNN-MPC)。采用门控循环单元(GRU)构建非线性预测模型,并结合混沌神经网络(CNN)进行滚动优化以增强全局寻优能力。仿真结果表明,GRU-CNN-MPC控制方法相对于差分进化算法整定参数的PI控制器显著提升了系统的跟踪性能,在燃料短时阶跃和周期性供应不稳定的情况下,可大幅降低扰动幅值并缩短调节时间。其中,扰动幅度最大可降低75.00%,调节时间最多可缩短91.18%,展现出更优的扰动抑制效果。该方法为燃气轮机提供了更精准、快速的转速控制方案,满足了复杂工况下的控制需求。 展开更多

关键词 氢燃气轮机 燃料扰动 模型预测控制 门控循环单元 混沌神经网络

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微流控人工膜肺氧合器研究进展

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作者 魏毅 张静隆 +1 位作者 刘金成 乔永辉 《医用生物力学》 北大核心 2025年第5期1343-1353,共11页

微流控人工膜肺氧合器是一种利用微流控技术设计的高级体外生命支持设备,可以为严重呼吸衰竭等肺部疾病的患者通过体外循环提供氧合支持,相比于传统人工膜肺氧合器,具有更加优异的仿生设计,展现了提高疗效和降低并发症的潜力。本文综述... 微流控人工膜肺氧合器是一种利用微流控技术设计的高级体外生命支持设备,可以为严重呼吸衰竭等肺部疾病的患者通过体外循环提供氧合支持,相比于传统人工膜肺氧合器,具有更加优异的仿生设计,展现了提高疗效和降低并发症的潜力。本文综述了微流控人工膜肺氧合器在血流动力学、膜材料、生物相容性、气体交换效率、结构设计等方面的研究进展,分析血液通道设计、材料、表面修饰技术等因素对微流控人工膜肺氧合器性能的影响,如仿生流动路径能减小剪切应力、内皮细胞衬里能显著减少血栓形成。最后,探讨微流控人工膜肺氧合器的局限并对未来发展进行展望。微流控人工膜肺氧合器还需要在生物相容性、便携性、可制造性和降低成本方面进行研究创新。 展开更多

关键词 体外膜肺氧合 氧合器 微流控 血流动力学 生物相容性 气体交换

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基于Damköhler数的支板稳定器贫油熄火分析方法研究

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作者 赵庆军 贾鑫 +3 位作者 胡斌 石强 雒伟伟 赵巍 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期105-114,共10页

稳定器的贫油熄火边界预测对于燃烧室的设计具有重要意义。本文开展了支板稳定器的贫油熄火试验,得到了来流温度473~623 K,空气流速在60~130 m/s下的贫油熄火边界。通过数值模拟得到燃烧室的反应场和流场分布,分析了近熄火和稳定燃烧工... 稳定器的贫油熄火边界预测对于燃烧室的设计具有重要意义。本文开展了支板稳定器的贫油熄火试验,得到了来流温度473~623 K,空气流速在60~130 m/s下的贫油熄火边界。通过数值模拟得到燃烧室的反应场和流场分布,分析了近熄火和稳定燃烧工况时Damköhler数的分布特性。结果表明,流动时间尺度在不同燃油流量下变化不大,化学时间尺度随燃油流量的降低而增大,在近熄火时,Damköhler数大于1的区域为两条明显的带状分布,仅在剪切层保持较高水平,回流区难以加热剪切层的新鲜混气,导致最终熄火;基于CO质量分数确定的关键反应区与实际火焰具有较好的一致性。不同熄火工况下反应区内的平均Damköhler数在1左右波动,最大误差22%,证明基于Damköhler数的贫油熄火分析方法能够揭示贫熄特征,为解决实际熄火预测提供基础。 展开更多

关键词 燃烧室 支板稳定器 贫油熄火 关键反应区 剪切层

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随机加工偏差下前缘超差对高亚声速叶栅性能一致性影响

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作者 高丽敏 杨光 +2 位作者 王浩浩 但玥 涂盼盼 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第10期109-118,共10页

针对叶片实际加工前缘易超差,但叶片其他区域满足加工容差的情况,本文构建了耦合前缘超差的叶型全弧长范围内带有随机轮廓加工偏差的数学模型,并通过基于稀疏网格的非嵌入混沌多项式方法,研究了加工偏差不确定性对高亚声速扩压叶栅气动... 针对叶片实际加工前缘易超差,但叶片其他区域满足加工容差的情况,本文构建了耦合前缘超差的叶型全弧长范围内带有随机轮廓加工偏差的数学模型,并通过基于稀疏网格的非嵌入混沌多项式方法,研究了加工偏差不确定性对高亚声速扩压叶栅气动性能一致性的影响。结果显示,在设计攻角下,叶型损失系数和静压比的一致性最高;在较大正攻角下,叶型性能参数一致性最低。造成性能一致性低的原因为前缘超差导致叶型前缘边界层内流动损失的平均水平和波动程度增大。当以设计叶型损失系数为±5%作为衡量标准时,在设计攻角和较大正攻角下,叶型性能一致性概率分别为99%和79.4%,此时因叶片几何轮廓不符合容差而舍弃叶片会导致较高的误判率。 展开更多

关键词 前缘 加工误差 不确定性量化 一致性 压气机叶栅

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