燃烧室壁面冷却特性数值模拟

针对航空发动机与燃气轮机燃烧室温升提高带来的壁面冷却问题,采用数值模拟方法研究多斜孔、复合角、冲击/气膜3种不同壁面结构形式的冷却特性,对比分析燃烧室近壁面流场和温度场分布以及有效温比与阻力损失随冷却孔尺寸的变化规律。研究表明:在冷却空气质量流量保持不变时,改变冷却孔直径对3种壁面结构的冷却性能会产生显著影响,孔径越大,阻力损失越小,冷却效果越好;在冷空气单位面积质量流量为20 kg/(m~2·s)条件下,当多斜孔孔径由0.3 mm变为0.8 mm时,平均有效温比从0.775减少到0.451,阻力损失从0.117增加至0.140,热侧壁面平均温度升高280.316℃;冲击/气膜冷却结构明显优于相同孔径的复合角冷却结构与多斜孔冷却结构;冲击/气膜冷却结构后导流环处有效温比最高可达到0.95。     

某汽轮机低压通流优化

针对某汽轮机低压模块通流,综合运用二维平面无黏流计算方法和全三维CFD计算方法进行叶型优化设计。优化后的叶型损失更小,结合弯扭叶片成型,有效地控制了二次流损失,使得汽轮机低压通流整体的经济性有较大提升。     

La2O3改性Ti/MoS2镍基复合涂层微观组织和 摩擦学性能研究

目的 为提升Ni60A+Ti/MoS2复合涂层的力学性能和摩擦学性能。方法 利用激光熔覆技术在HT270灰铸铁表面制备了La2O3改性镍基自润滑复合涂层,通过硬度测试、摩擦磨损实验、XRD测试分析和扫描电镜分析,对比分析了La2O3添加量对复合涂层的微观组织、相组成、显微硬度和室温及200 ℃条件下摩擦学性能的影响。结果 La2O3改性后的涂层主要由CrNiFeC、NiTi、(Fe,Cr)7C3、Cr7C3、TiC、Ti2CS、MoS2相和La2O3组成。添加La2O3后可以明显细化晶粒,使组织更加均匀致密,提高了熔覆层显微硬度及耐磨性。当La2O3的添加量为1.0%时,涂层的硬度值最高达776HV0.2。La2O3改性后,涂层的摩擦学性能也得到了优化。室温时,1.0%La2O3涂层的磨损失重仅为1.8 mg,摩擦系数为0.48,与未添加La2O3的涂层相比,磨损失重降低了47.1%,摩擦系数也明显降低;200 ℃高温磨损时,1.0%La2O3涂层的磨损失重降低了41.3%,摩擦系数降低到0.50。结论 La2O3的加入可以有效提高涂层的减摩性和耐磨性等摩擦学性能,同时还能优化涂层的组织结构和硬度等力学性能。采用激光熔覆技术制备的La2O3改性镍基涂层,力学性能和摩擦学性能得到有效提高。     

燃气轮机进气系统性能仿真分析

进气系统噪声是燃气轮机主要噪声源之一。应用计算流体动力学和声学有限元法分别对燃气轮机进气空气滤清器和进气消声器的流动阻力和消声特性进行计算和分析。研究不同结构参数对进气系统空气动力性能和消声性能的影响,用于指导燃气轮机进气系统的优化设计。     

等离子助燃高炉煤气燃烧室模拟研究

利用数值模拟手段探究高炉煤气燃烧室热态场分布规律,并探究了等离子中活性粒子氧原子对高炉煤气燃烧室的热态场影响规律。结果表明:燃烧室内高炉煤气燃料浓度呈U字形分布。在燃烧室的头部燃料喷嘴附近形成高温区,在主燃孔后有少部分的高温区;随着活性粒子的加入,高炉煤气燃烧室头部高温区范围增大,火焰筒内的回流区速度更加均匀,燃烧效率提高,由97.38%增加到99.65%。活性粒子浓度越高,等离子助燃高炉煤气燃料燃烧强化效果会逐渐减弱。     

障板上矩形薄板在浅水环境中的振动及声辐射解析分析

通过推导得到浅水环境中矩形板声辐射阻抗矩阵的解析表达,进一步结合振动假设模态方法及辐射表面单元辐射器思想求解浅水环境中矩形板的振动响应,分析水深对矩形板模态附加质量的影响,给出矩形板模态附加质量随水深的变化情况,得到波导模态的激发对附加质量的影响,并通过对辐射抗矩阵的特征分析得到附加质量在板上分布的主要模式;进一步结合声辐射模态辐射效率,分析水深变化对矩形板振动响应峰值及远场声辐射的影响,分析结果表明:水深度变化对振动响应峰值及声辐射功率的影响与第1阶声辐射模态的辐射效率随深度的变化具有一致性。     

面向控制的多次喷射柴油机仿真模型建模方法

基于累积燃油质量方法的燃烧模型,建立了多次喷射柴油机零维预测燃烧模型,考虑了燃油蒸发吸热、缸壁传热、化学能释放、泵功损失和摩擦损失,为满足实时性要求,对显式放热率和缸压进行了简化重构.将柴油机运行参数和一些衍生参数作为模型中各个因变量的候选自变量集,以幂函数为基础函数采用敏感度分析筛选出各个因变量对应的自变量集,并通过分析提出了一些改善措施,最终确定各个因变量和对应自变量集之间的映射关系.在稳态工况和重型车辆发动机瞬态测试循环(WHTC)测试了该模型的预测性能,并在ETASES910型快速原型设备上测试了该模型的计算耗时,结果表明:在稳态工况,对燃烧中心(MFB 50)、最高燃烧压力和平均有效压力的预测精度均方根误差(RMSE)分别为0.631°CA、0.182 MPa和0.015 3 MPa;在瞬态工况,其预测精度RMSE分别为1.2°CA、1.05 MPa和0.07 MPa;该模型计算耗时约为350μs,满足燃烧过程实时控制的要求.     

基于声学有限元的柴油机增压器压气机气动噪声研究

为研究船用低速柴油机增压器压气机气动噪声,采用计算流体动力学和声学有限元的混合计算方法进行了数值预测。通过试验对压气机计算模型进行了验证。在3个工况下对压气机非定常流场进行了计算,其中压力脉动被用作声学计算中的声源信息;采用声学有限元方法对压气机气动噪声进行了预测。结果表明:计算流体力学和声学有限元的混合计算方法具有较高的计算精度,可以用于压气机气动噪声数值预测;压气机进口气动噪声主要谱成分为离散单音噪声和宽频噪声;离散单音噪声在叶片通过频率处有明显的指向性,存在两个突出峰值。