基于UG的涡轮盘高效设计平台

本文对航空发动机涡轮盘设计流程进行了研究和探索,基于UG二次开发和ANSYS开发一套涡轮盘快速设计平台。针对涡轮盘结构特点提出了自定义特征的参数化建模形式,在UG二次开发基础上利用VC++编写接口函数,并采用APDL编写的强度校核和优化模块,使整个设计过程更加直观、简洁,从而实现了缩短涡轮盘设计周期目的。     

合成射流激励影响扩散燃烧NOx生成的实验研究

对合成射流激励助燃风影响NOx生成进行了实验研究，主要考察了合成射流频率、幅值对燃烧器内掺混区时均速度、NOx含量、温度等参数分布的影响。实验结果表明，加入适当频率的合成射流激励助燃风，能够增强径向、周向速度幅值，改善天然气与助燃风的掺混，降低“热点”温度和NOx生成量（较无激励时最多降低约14％），这有益于降低天然气燃烧造成的大气污染。     

火焰稳定器对直喷式燃烧室污染物生成影响的研究

研究了不同火焰稳定器对直接喷射式燃烧室燃烧和污染物排放的影响.实验中所用的火焰稳定器为30°、45°和60°旋流角的旋流器和三种开孔率不同的多孔板.采用Testo360燃气测试仪测量不同工况条件下相应的燃烧室出口温度,以及NOx和CO生成量.通过对采用不同火焰稳定器燃烧室所得到的燃烧与排放性能的分析比较,得到了多孔板的开孔率和旋流器的旋流角度对污染物排放的影响结果.     

轴向通流旋转盘腔内类Rayleigh-Benard对流稳定性研究

利用数值模拟的方法对冷气轴向通流旋转盘腔的流动过程进行了研究。研究发现。对应一进口冷气的冒诺教，存在一临界瑞利敷(Rαc)，高于该瑞利教(Rα)。流动出现不稳定现象。且Rα越大，不稳定行为越严重。对于特例，盘腔内的流动可以看成是由类Rayleigh—Benard对流和强迫对流两个区域构成，两个区域通过能量和质量交换相互影响。流动随着Rα的增加从稳态发展为非稳态；采用频谱图分析的方法对数值解的不稳定性进行定性分析。结果显示随着Rα的增大。教值解经历了从稳定解到分贫的周期性不稳定和准周期不稳定的发展过程，离心浮升力引起的类Rayleigh—Benard对流是造成流动从稳定到不稳定发展的重要原因，哥氏力的存在恶化了不稳定过程。     

汽轮机末级转子叶片流固耦合计算

对于大展弦比的叶片,流场与结构的相互作用不可忽略。本文利用商业软件CFX和ANSYS对某汽轮机末级转子叶片进行了设计和非设计状态下的流固耦合计算,对两种状态下耦合前后的流场结果进行了对比分析,叶片结构计算采用了双向与单向两种耦合方式。结果表明,非设计状态下流场对结构变形具有更强的敏感性;在稳态载荷作用下,两种耦合方式下的叶片位移、应力值差别不大。     

同轴式沉降—再生器开大孔强度稳定性分析

华北石化100万t/a重油催化裂化装置同轴式沉降-再生器因扩能改造,需要在设备本体上开两个大孔作为检修通道.为了保证开孔设备在检修改造期间的安全,精确判定是否需要采取加固措施,分别建立了该设备在设定的台风载荷作用下的计算流体力学(CFD)模型和强度稳定性分析有限元(FEA)模型,并进行了详细的计算分析,为现场检修提出了合理的建议.     

基于近似模型的电子封装散热结构优化设计

针对封装散热结构优化问题中存在的难点,提出了一种基于近似模型和随机模拟的快速全局优化方法.利用Kriging方法建立封装散热结构的近似模型,重构原始的优化问题,采用随机模拟对重构出的目标函数进行寻优,从而得到最优解.采用CVT试验设计,使Kriging模型的泛化预测能力达到最大程度的发挥;在随机模拟中采用Quasi-Monte Carlo法,有效地提高了寻优的效率.以方形扁平封装器件为例,应用该方法实现了封装散热结构的优化,结果表明所提出的方法有效地解决了设计变量中含有离散变量的问题,并且大大提高了随机模拟优化的计算效率.     

带气膜孔的失谐整体叶盘的模态研究

在保证精度的条件下,为了提高航空发动机的计算效率与模拟的准确性,对经典混合界面子结构模态综合法(HISCMSM)进行改进,采用改进的HISCMSM建立了带气膜孔的失谐整体叶盘的有限元模型(FEM)并对其进行了模态分析,与高保真有限元模型方法(Finite element model method,FEMM)相比,相对误差≤0.79%,比整体高保真FEMM和经典的HICMSM计算效率分别提高31.01%～55.78%,0.89%～5.45%,研究中考虑了气膜孔的影响,发现气膜孔使得叶盘的模态频率降低,其中气膜孔的大小使得模态频率先减小后增大再减小,气膜孔的排列及角度的改变对叶盘模态频率的影响不大,而气膜孔数对其影响较大。为叶盘结构的设计提供了一定指导意义,为下一步的动力响应研究奠定了基础。     

基于改进田口试验法的装配公差分析

针对传统的田口试验法在进行装配公差分析时只适用于组成环尺寸分布为正态的情况,且计算精度较低,无法满足航空发动机装配过程中高精度、高效率、短周期等要求的问题,提出一种改进的田口试验法,通过合理选择各组成环的水平值及相应的权重因子,将传统田口试验法的适用范围扩展到组成环尺寸分布为非正态的情况,并且能够较为准确地估计出封闭环尺寸变量的前四阶矩,结合Pearson分布理论构建了新的装配公差分析模型。在理论分析的基础上,通过计算某型航空发动机涡轮转子的装配成功率,验证了该方法的有效性。