前输出轴涡轴发动机高空台进气装置设计及验证

对某前输出轴涡轴发动机高空模拟试验进气装置进行了设计,通过三维数值仿真的方法对比分析了典型工况进气涡壳内有无整流装置情况下发动机进口的流场品质,确定在增加整流装置的情况下,发动机进口压力不均匀度小于1%,温度不均匀度小于1%。为降低进气装置压力损失,对进气装置进行了优化设计,仿真结果表明,在最大流量下,压损降低了30%。最后通过吹风试验验证了流场品质满足设计要求,解决了涡壳进气方式产生的流场畸变问题。同时将导管流量数据与导流盆流量数据进行对比,证明了导流盆测流量方案的合理性。该设计可在此类涡轴发动机高空模拟试验中推广运用。     

网络环境下高性能计算的可视化研究

网络环境下高性能计算的可视化在宇宙物理学、大数据统计、遥感数据处理等领域发挥重要作用,包括数据管理、数据调度、数据处理与交互等环节,二维可视化技术越来越成熟,目前国内外尚无一种系统平台能够有效的提高数据处理,同步三维显示化问题.     

Alford力和中介轴承对双转子系统动力学特性的影响EI北大核心CSCD

以航空发动机典型双转子-中介轴承系统为研究对象,综合考虑发动机工作时气流激励力的影响和双转子中介轴承特性,研究了包含气流激励Alford力和中介轴承非线性力的双转子系统的动力学特性。采用Euler-Bernoulli梁理论建立了系统的动力学模型,在模型中引入非线性中介轴承力与Alford力,利用有限单元法和Newmark-β法求解了系统的动力学响应。计算结果显示,Alford力以组合频率和连续频率的形式影响系统运动,而且极易激起中介轴承力的非线性特性。Alford力会使系统的临界转速变大。随着转速的增加,中介轴承力对转子系统的影响逐渐减小,而Alford力的影响则逐渐增加。此外,中介轴承游隙的变化与Alford力的特性深度耦合,不同的游隙下轴承力与Alford力共同引起系统的周期、拟周期和混沌等不同的运动状态。     

γ′相对高钨镍基高温合金拉伸和持久变形行为的影响

对K416B高钨高温合金进行固溶和时效处理以调整其中γ?相的形貌使其具有两种尺寸,研究了铸态和热处理态合金的拉伸和持久变形行为。结果表明,铸态K416B合金中的γ?相在基体中分布均匀,其平均尺寸为200 nm,能有效阻碍位错在基体中运动从而使其屈服强度提高。在热处理态的K416B合金中析出了两种γ?相,其尺寸分别为1μm和100 nm。在热处理态K416B合金的室温拉伸过程中全位错剪切大尺寸初生γ?相和以Orowan机制绕过小尺寸二次γ?,使其屈服强度降低。在高温下二次γ?相更容易粗化而使γ基体的宽度增大,促进位错剪切γ?相而使持久应变速率提高。同时,在持久变形过程中纳米级W6C颗粒在γ-γ?相界面弥散析出消耗大量W元素降低γ-γ?两相的错配度,使合金的强化水平下降而导致其持久寿命大幅度降低。     

Alford力和磁悬浮轴承对转子系统动力学特性的影响

以磁悬浮轴承支承的航空发动机高压模拟转子为对象,研究了在压气机叶尖气流激振力和磁悬浮轴承电磁力共同作用下的转子系统动力学特性。采用Timoshenko梁理论建立了模拟转子的有限元模型,在模型中引入由PID方法控制的差动磁悬浮轴承电磁力以及由Alford力表示的压气机叶尖气流激振力,利用Newmark-β法求解了转子系统的动力学响应。计算结果表明,在非线性Alford力和磁轴承电磁力共同作用下,转子系统表现出了较复杂的动力学特征;磁悬浮轴承的控制参数对转子系统特性有较大影响,不同取值可能导致转子出现单周期、多周期拟周期甚至失稳等不同动力学行为;因此,对由磁悬浮轴承支承并含轴流压气机的转子,需考虑叶尖气流激振力与电磁轴承力的相互影响进而确定轴承控制参数。     

红外光谱辐射计镜头视场角测量研究

红外光谱辐射计作为经典的航空发动机红外辐射强度测试仪器,具有光谱分辨率高、测量精度高、响应快、光谱范围广等优点。在使用过程中,红外光谱辐射计需要根据被测目标尺寸及测量距离选择合适的镜头,利用测量的光谱辐射亮度乘以镜头视场的面积,才能得到发动机红外辐射强度。由于加工及装配误差,红外光谱辐射计配套镜头的视场角会偏离其出厂默认值,导致测试偏差。设计了一种红外光谱辐射计镜头视场角测量方法,制作了测量装置,并测量了VSR-3型红外光谱辐射计的标准镜头的视场角。测量结果表明：镜头有效视场角与出厂默认角度存在4%的偏差。通过修正该偏差,能够提高航空发动机红外辐射强度测量精度。     

多级轴流压气机模化设计中尺寸缩放对气动性能影响的数值研究

为了研究几何尺寸模化缩放及叶尖间隙对多级轴流压气机气动性能及内部流动的影响,采用Numeca程序对17级轴流压气机开展了数值计算。结果表明：在80%及100%等高转速条件下压气机效率随着模化比例增大而增大,而在50%转速下模化缩放对压气机效率的影响较小。相对于原型压气机,模化放大时,压气机前8级单级压比均有所降低,而后8级压比均提高;模化缩小时,压气机的变化规律则相反。随着压气机几何尺寸的增大,静叶叶根和叶尖区域的总压恢复系数显著提高。同时,叶片叶尖泄漏流区域的熵增减少,从而使各级效率均有所提升。缩放模化中,随着叶尖间隙的增大,泄漏流增多,恶化了动叶叶尖附近的流动分离,降低了动叶后50%弦长区域的相对马赫数,同时扩大了静叶上端壁的流动分离,使压气机效率降低。     

用于涡轮叶片测温的LC无线传感器

涡轮叶片是航空发动机的核心部件,对其表面进行实时温度测量对于叶片结构设计和航空发动机健康诊断具有重要意义。然而涡轮叶片在高温、高压和高转速的复杂恶劣环境中工作,使用常规测温手段进行叶片温度测量极具挑战性。为了解决叶片表面测温难题,研制了一种基于叶片金属的电感-电容(LC)无线温度传感器,并研究了金属基底对不同金属电极LC无线温度传感器回波损耗和谐振频率的影响。研究结果表明,Ag电极的LC无线温度传感器对金属基底展现出较好的抗衰减特性。此外,叶片金属厚度对传感器的回波损耗影响极其微弱,而金属电极只是在小厚度范围内对传感器回波损耗产生影响,据此确定了最佳的无线传感器结构参数。同时,进一步采用丝网印刷技术在热障涂层上构筑了LC无线温度传感器,实验结果表明,该LC无线温度传感器的射频性能与仿真结果吻合良好,在40～450℃内的灵敏度为0.014 MHz/℃,具有良好的温度敏感特性。     

航空发动机轴承性能试验中磁悬浮电动机失稳现象分析

针对磁悬浮电动机在航空发动机轴承磨合试验中发生的失稳现象,建立转子系统有限元模型进行仿真分析,结果表明电动机失稳转速与转子系统一阶临界转速一致,可通过降低转子系统由于不对中产生的激振力水平确保其平稳跨过一阶临界转速.对转子系统对中方式和轴向载荷加载方式进行优化以改善转子运行状态,并通过试验验证了该技术方案的可行性,改进...     

轴向射流对旋流管状火焰传热影响的实验研究

为了探究轴向气体流动特征对旋流管状火焰传热性能的影响,在实验中引入轴向喷出的N₂作为稀释剂。研究了不同的轴向流量、喷嘴孔径及喷孔数量下的火焰结构及传热规律,重点分析了不同流动条件下管状燃烧室内火焰径向传热的温度分布特征。分析结果表明：旋流管状火焰能将一定量的气体工质快速升温至1 000℃以上;随着轴向稀释气体流量的增加,火焰根部被吹离切向入口,火焰锋面向燃烧室下游移动,导致火焰根部温度显著降低,而且最高温度区域也向下游移动,最高温度值也有所降低;随着喷嘴孔径的增大,火焰锋面位置无明显变化,而火焰根部向喷嘴侧移动,且相同轴向位置的径向温度更高,即喷嘴孔径的增加有助于对轴向气流的快速加热;在当前实验条件下由于受到空间限制,喷孔数量的变化对火焰位置与温度分布无明显影响。