温度突升对发动机稳定性影响的研究

建立了压气机的激盘——容积模型及压气机对温度突升响应的二阶滞后模型。利用数值积分方法计算了温度突升对某涡喷发动机压气机稳定性的影响,并与发射武器的模拟试验结果及有关文献的计算结果进行了比较,证明了所用方法的可行性。对某涡喷发动机在不同温度突升和降油情况下的稳定性进行了模拟计算,确定出了降油量的大小对该发动机瞬态稳定工作边界的影响,计算结果与国外同类试验結果相比较,变化趋势是一致的。     

压气机弦向缝隙叶栅的气体动力学研究

就高负荷轴流式压气机弦向缝隙叶栅提出了确定弦向缝隙位置的数学模型 ,并给出了弦向缝隙叶栅流场计算的方法 ,作为分析这种叶栅气动性能的基础。风洞吹风试验表明了本模型的正确性及弦向缝隙叶栅对轴流式压气机气动性能的改善     

周向总压畸变在轴流压气机中的传递特性预测新模型

基于轴流压气机分级级特性，建立了一种预测周向总压畸变沿轴流压气机传递的级矩阵分析新模型。应用新模型于2个轴流压气机算例，对其进口总压畸变传递特性进行了详细的数值分析，新模型预测的总压、总温及气流角的周向分布与叶排特性模型结果比较表明，新模型和采用的方法合理、可行。新模型计算结果表明，随着压气机工作点向不稳定边界移动，压气机级出口的总压畸变衰减程度明显降低，并且其级出口周向总温分布不再与转子进口绝对流动角周向分布相对应，其级进口绝对流动角减小、攻角增大，这主要与压气机级特性分布规律变化有关，显然这对压气机性能及稳定工作范围产生不利影响。     

进气畸变对涡喷发动机工作过程和稳定性的影响的计算分析

本文介绍一种计算方法,可用来计算涡喷发动机在进气畸变下的工作过程。该方法是在涡喷发动机性能模拟基础上,引入平行压气机理论于全台发动机上,提出了称之为全机平行子压气机—混合模型来建立起有进气畸变时发动机的计算方法的。该方法不仅能确定发动机的共同工作点,发动机性能,同时还可算出畸变下的压气机特性。文中具体算例为一台轴流式的、有九级压气机的涡喷发动机。计算求得的发动机工作参数、压气机特性、发动机性能与实验数据吻合良好。     

基于时间推进的轴流压气机准二维性能分析

为实现多级轴流压气机的快速性能分析,开发了一种基于时间推进的准二维性能分析模型。该模型基于Euler方程,加入无黏叶片力模型和黏性力模型等源项用以模拟压气机中的诸多流动现象,同时对叶片区流线进行修正以处理叶片前缘间断问题。为验证模型的有效性,采用3.5级轴流压气机PW3S1和某1.5级高速轴流压气机进行验证,并完成了2个算例在不同转速下的总体参数特性计算。计算结果与试验数据和全三维计算结果进行比较:在PW3S1算例中计算压比和效率的平均误差分别为0.52%和0.63%,在1.5级压气机算例中分别为1.73%和2.91%,同时实现了激波的捕捉及堵塞工况的自动预测。     

进气温度畸变瞬变条件下发动机稳定性数值模拟

用分析压气机工作稳定性的一维非线性模型，通过龙格库塔数值方法，模拟具有单转子多级高转速压气机的涡喷发动机在稳态进口总温畸变、总温突升以及组合情况下的工作稳定性。研究了温度畸变条件下发动机稳定工作裕度的损失及不稳定工作的响应过程，对总温畸变问题给出了定性和定量的结果分析。     

进气畸变在风扇/压气机内传递的数值研究

发展了准三维压气机流程分析模型，实现了对进口流场畸变在压气机内的传递和总温生成系数的数值模拟。对某型发动机三级风扇的数值计算表明，进口流场畸变经过压气机通道传递，畸变扇形区的位置和形状均发生了明显变化，这说明通常使用的古典平行压气机理论是不完善的；进口总压畸变沿着压气机通道是逐渐衰减的，叶尖区的畸变衰减比叶根处衰减得快。而在叶尖处的总温畸变生成比叶根处的总温畸变生成得大。     

考虑残余应力影响的蜂窝梁畸变屈曲性能研究

基于蜂窝梁残余应力的试验研究成果和普通工字钢梁的残余应力分布研究成果,给出了蜂窝梁的残余应力分布模型,并与已有试验研究结果对比,以验证该模型的正确性。通过分析梁的长度、翼缘厚度和宽度等对蜂窝梁畸变屈曲临界荷载的影响规律,进一步探索了残余应力对蜂窝梁畸变屈曲荷载的影响程度及简化考虑残余应力影响的计算方法。研究结果表明：翼缘宽度和厚度对蜂窝梁畸变屈曲临界荷载影响较大,而腹板厚度对蜂窝梁畸变屈曲临界荷载影响较小;提高钢材强度可在一定程度上提高蜂窝梁畸变屈曲临界荷载,但残余应力的影响程度会相应增大;提出采用折减系数Kd=0.85来计算蜂窝梁畸变屈曲荷载中的残余应力影响,该方法安全且简便,便于实际工程应用。     

轴流式压气机叶列非设计工况沿径向气动参数的计算

本文提供了一个计算轴流式压气机叶列的非设计工况沿径气动参数的方法。用此方法对某台多级轴流式压气机的前两级和另一台单级试验压气机进行了计算。计算结果和试验的某些结果比较是令人满意的。该法对调试轴流式压气机可有一定的指导意义。     

大小叶片斜流压气机级性能和流场的数值模拟研究

文章以某高压比斜流压气机级为研究对象,开展三维定常数值模拟研究,初步获取了压气机级性能和流场结构,并与试验结果进行了对比。结果表明,计算总体性能与试验存在一定的差距,计算的流量-压比曲线比试验值向右和向上移动,流量-效率曲线比试验值向右和略微向上移动。对于斜流叶轮,两个叶片通道出口靠近机匣区域均存在低速流团,通道1中低速流团主要由附面层低能流团在哥氏力作用下堆积而成,通道2中的低速流团主要由叶尖间隙泄漏形成。对于文中计算斜流压气机,通道1中的低速流团对诱发流动失稳起主要作用。     

涡喷发动机压气机对进气压力畸变的响应的初步试验研究

本文介绍进气压力畸变对涡喷发动机压气机特性和稳定性影响的初步试验研究结果.本研究是在一台第一级为跨音级的九级压气机的涡喷发动机(台架上)上进行的.进气有畸变和无畸变的试验结果的对比表明:进气畸变对发动机压气机特性有极显著的影响,不但影响失速边界,而且影响等转速线的位置和形状.进气畸变使压气机转速绂左移和变得平坦,而且使工作绂向失速线移动.减小涡轮第一级导向器出口面积(以后称小Ⅰ导)的影响与进气畸变相类似.压气机级间参数测量表明:进气畸变度在第一级是放大的,在后面几级则迅速衰减,特别是2、3、4级.根据不稳定点的脉动气流参数的时间历程分析发现:3×36目网条件下不稳定的性态为古典喘振,即气流以大幅度振荡,并在部分循环中存在旋转失速;小Ⅰ导条件下为深喘振.试验还表明:带3×36目网的情况下(90%设计转速,畸变指数 D 为(P_1~*-p~*min)/p_1~*=0.173),发动机加速到93.3%设计转速,没有出现不稳定.     

组合动态畸变下压缩系统稳定性分析的新方法

建立了一种分析动态压力－温度组合畸变下多级轴流压缩系统气动稳定性新方法。导出了基于ＢｉｄｉａｇｏｎａｌＳｃｈｅｍｅ的数值计算方法。应用新方法对三级实验压气机进行了详细的数值分析，给出了压缩系统进口动态压力、动态温度，动态压力一温度组合畸变与压缩系统稳定性之间的定量关联关系，同时给出了动态畸变下压缩系统失稳的定量预测方法。     

叶轮机中流线曲率法分析和设计计算两类问题的超音速解

本文从扰动在叶轮机流场中传播的分析进一步阐明了两类计算问题常规算法都可以得到M_m<1.0而M_m>1.0的超音速解,并给出了轴流压气机级分析计算问题的跨音速流场计算结果及其与设计计算问题结果的比较。数据表明两种计算结果紧密相符。     

多级轴流压气机旋转失速的研究——预测旋转失速的非线性模型

本文发展了一个预测多级压气机中旋转失速的非线性模型。为了使这个模型能用于真实压气机,导出了真实流面上的涡量—流函数方程组。作为算例,计算了单级和双级压气机,其结果清晰地描绘出失速团的形成和发展过程,同时也得出了旋转失速的所有特征参数和失速条件下压气机(级)特性的左半支,它对计算压气机在低转速下的动态特性特别重要。借胁特征线理论的分析方法,得出一个失速团稳定存在的理论极限,用它作为选择涡量传递方程左边界条件的判别式,就改进了这个非线性模型。     

供油规律对某型加力涡扇发动机起动过程影响

基于逐排模型,文章发展了一种预测涡轮小转速特性计算方法,并进一步基于涡扇发动机部件匹配技术,建立了某型涡扇发动机起动过程计算模型及相应算法,给出了不同供油规律对发动机起动过程、高压压气机动态工作线影响规律,结果表明增加最大涡轮前温度对涡扇发动机起动过程并无明显改善,但却对高压压气机稳定工作裕度造成不利影响。     

晶格畸变能的尺寸效应

为了更好地计算纳米材料晶格畸变能的尺寸效应,基于原子键能与表面热力学理论,提出了一个热力学模型.研究发现,随着晶粒尺寸的变小,纳米材料的晶格畸变能是不断增大的,且在20 nm以下时,这种变化将变得十分显著.随后,对该模型进行了讨论与验证,结果表明:模型给出的结果与实验数据接近,能较好地解释晶格畸变的尺寸效应.     

进口压力畸变对弹用涡喷发动机稳定性的影响

介绍了弹用涡喷发动机稳定性计算的方法。基于平行压气机模型，发展了计算进口压力畸变对弹用涡喷发动机稳定裕度影响的计算程序。以某型号导弹用涡喷发动机为例，计算了在某一评审条件下，不同的进口畸变指数所造成的该涡喷发动机的稳定裕度损失。     

二维叶栅湍流流动的数值研究

用N-S方程计算了多个透平和压气机叶栅,通过具体算例与实验结果相比较,验证了计算程序的准确性和可靠性。比较了B-L、高雷诺数k-ε和低雷诺数k-ε模型在工程应用中的优缺点。     

风扇级负荷对其进口总压畸变响应特性影响研究

基于不同转子级负荷下的风扇压气机叶排实验特性,应用畸变传递的矩阵分析模型,对不同级负荷下的风扇压气机转子叶排、静子叶排的容进口总压畸变特性进行了详细分析,初步建立了级负荷对总压畸变及其沿轴流压气机叶排衰减特性影响规律。计算结果表明,提高转子级负荷在设计工况附近能有效提高转子叶排容总压畸变能力,但在接近失速工况下其容总压畸变能力明显降低;不同转子负荷下其后静子叶排容畸变特性存在明显差异,这对合理选择风扇压气机设计级负荷尤为重要。     

双轴涡喷发动机容畸变能力的数值分析

应用建立的改进多区平行压气机模型，预测了喷水逼喘过程中双轴涡喷发动机主要工作过程参数的变化及容畸变能力。着重分析了不同角度的周向畸变网格引进的进口周向压力畸变对某型双转子涡喷发动机的稳定工作裕度的影响，并与相应的实验数据进行了对比，误差在２％以内，本文为进气道／发动机的匹配试验提供了适用的数值分析方法，应用它可减少试验次数，节省大量费用，缩短发动机研制和发展的周期。