射流冷却对航空发动机压气机的特性分析

针对高马赫数下航空发动机高温进气问题,本文建立了高空环境下预冷段-压气机内气雾蒸发冷却的数学模型。基于欧拉-拉格朗日多相流数值方法分析了不同喷雾条件和高空环境时压气机特性变化。结果表明:在高空高马赫数环境下,喷水冷却可以增加进气流量、抑制温升、增大总压比;在一定范围内较大的喷水量和较小的液滴尺寸,有利于降低总温比、提高总压比,同时有利于降低压气机压缩耗功及增加效率。因此,航空发动机压气机前增设进气预冷段进行射流冷却,可以有效改善压气机的工作特性。     

气膜孔布置对旋流双层壁结构流动传热特性影响研究

为了研究气膜孔复合角和孔排布方式对冲击诱导旋流气膜双层壁冷却流动与耦合传热的影响,采用流固耦合的数值计算方法,对不同吹风比下4种气膜孔复合角的综合冷却效率和射流流动结构进行了详细研究,同时研究了两种气膜孔排布方式对旋流双层壁结构流动和传热的影响,揭示了4种气膜孔复合角θ下射流空间旋涡的形成、发展和演化过程,并对比分析了不同吹风比下4种气膜孔复合角对面积平均综合冷却效率和总压损失系数的影响。结果表明：气膜孔排布方式不同时,气膜孔复合角对综合冷却效率的影响相差较大。吹风比为1.0时,单旋流交错排布方式下增大气膜孔复合角可以有效提高射流的展向覆盖范围,从而提高综合冷却效率,θ=30°时的面积平均综合冷却效率比θ=0°时高约14.22%;双旋流交错排布时θ=30°比θ=0°时的面积综合冷却效率提高约4.58%。吹风比增加到2.0时,由于射流穿透主流吹离了冷却壁面,降低了气膜保护效果,使得冷却壁面均匀性变差,并且双旋流交错排布时尤为明显。随着吹风比的增加,两种气膜孔排布方式的总压损失系数均呈指数形式增加。     

带沟槽涡轮叶片颗粒沉积特性和气膜冷却性能研究

为探究带沟槽叶片的颗粒沉积特性以及气膜冷却性能,以某型高压涡轮含有尾缘劈缝结构的涡轮叶片为原型,针对实际工况建立沉积模型,采用数值模拟方法研究了0<M≤2不同吹风比下沟槽结构对叶片表面颗粒沉积特性和叶片表面气膜冷却性能的影响规律。结果表明：沟槽结构提高了总碰撞效率,降低了总沉积效率,颗粒易沉积于气膜孔下游以外区域以及端壁两侧,沟槽导致压力面中后部颗粒沉积的区域增大;随着吹风比的增加,沟槽内部捕获效率提高,整体颗粒捕获效率降低,沟槽内部的气膜冷却性能不断下降,但沟槽下游部分区域的气膜冷却性能优于原始结构;沟槽的存在使下游附近沿展向的气膜覆盖区域变大,冷却性能提升,沿孔流向的展向平均气膜冷却效率最高可提升18%。     

油田注水井洗井方法研究及效果分析

在以水驱开发为主的油田中,注水效果的好坏,将直接影响油田整体的开发效果。本文通过分析目前注水井洗井存在的问题,分析总结注水井洗井的合理步骤,并经过理论公式推到,确定洗井所需要的最低水量,保证洗井效果。另外通过大量的现场试验分析和统计,最终总结出针对油田注水井洗井的方式和方法,为油田开发注好水,注够水提供有力保障。     

多级轴流压气机气动设计体系的国内外研究进展

轴流压气机设计体系对压气机的设计周期和性能有着重要影响。为了能够更好地了解轴流压气机设计体系的发展情况,本文对其进行了整理综述。首先,结合轴流压气机涉及到的设计方法,对国内外轴流压气机设计的发展过程进行了介绍,主要包括一维二维设计体系、准三维设计体系和全三维流场计算模拟技术;然后,在整理完整设计体系要求的基础上,简述了国内外现有比较完整的轴流压气机设计体系。就目前发展来看,随着工程要求的不断提高以及计算机技术的提升,全三维流场计算模拟技术势必会成为今后的发展焦点,各公司和研究机构也在此基础上对原有的设计体系开展技术攻关。     

扰流柱对间断交叉肋流动换热特性的影响研究

为了探究扰流柱对间断交叉肋通道流动与换热特性的影响,针对不同扰流柱数量和排布位置建立了不同的交叉肋模型,并通过数值模拟的方法,计算了各模型的阻力系数比、强化换热系数以及综合热效率3个性能指标的变化情况。研究结果表明：随着扰流柱数量的增大,阻力系数比和强化换热系数逐渐增大,而综合热效率不断下降;在进口雷诺数为20 000时,14柱模型与32柱模型相比,阻力系数比升高了15.4%,强化换热系数升高了32%,综合热效率提高了2.6%;将相同数量的扰流柱排布在通道内的不同位置对综合热效率的影响并不明显。     

吹风比和唇板厚度对叶片尾缘气膜冷却的影响研究

为了探究吹风比、唇板厚度对叶片尾缘半劈缝冷却结构气膜冷却特性的影响,采用数值模拟方法对比唇板厚度为4,5和3 mm,吹风比Br为0.5,0.8,1.0和1.5条件下叶片尾缘后台阶上的气膜冷却效率。结果表明：在吹风比Br为0.5时,叶片尾缘后台阶上产生的回流区大,冷气向展向扩散范围广,冷气在近劈缝一端向展向覆盖的较好,由于吹风比小,冷气流速慢,动量小,在后台阶远端燃气与冷气掺混量大,导致冷气冷却能力降低;在大吹风比下（Br=1.5）,冷气流速快,冷气从劈缝射出集中覆盖在劈缝下游处,而肋下游冷气覆盖效果差。唇板厚度影响着唇板出口处形成的回流区,增大唇板厚度将导致半劈缝出口气流分离所产生的涡强度变大,促进燃气与冷气的掺混,降低冷却效率,薄唇板会使尾缘气膜冷却效率显著提高。     

氦气离心压气机高压比设计研究

氦气离心压气机是预冷发动机氦回路的核心部件,但国内对氦气离心压气机的相关探究较少。为探究氦气离心压气机的压比设计方法,从离心压气机进口和出口速度三角形的角度,分析了出口安装角、滑移因子以及进气负预旋对叶轮做功的影响。提出了基于低出口安装角、高滑移因子和进气负预旋的高压比设计方法。根据此方法设计出了总压比为2.521、等熵效率为83.2%、喘振裕度为18.55%的氦气离心压气机,并通过数值模拟的方法对此压气机的气动特性以及流场进行了分析,证明了高压比设计方法的可行性。     

分流叶片长度和周向位置对氦氙离心压气机性能的影响

为了研究分流叶片对氦氙混合工质离心压气机性能的影响规律,通过数值模拟计算的方法开展了不同分流叶片长度和周向位置的氦氙混合工质离心压气机的流场和特性研究,给出了分流叶片长度和周向位置的最佳设计方案.研究结果表明:分流叶片的长度和周向位置对压气机的性能影响显著,过短的分流叶片不能起到改善流场的作用,过长的分流叶片会造成较大...     

冷气预旋诱导涡系重构气膜冷却机理研究

为了揭示不同进气腔配置诱导涡系重构对气膜冷却效果的影响,在圆柱形气膜孔的基础上研究了三种不同冷气腔结构以产生不同的进气预旋气膜冷却流动结构,并对三种冷气腔在吹风比分别为0.5、1.0、1.5、2.0的条件下进行了对比研究。结果表明:在低吹风比时,冷却气体出射动量小,三种进气方式的气膜冷却效率相当。随着吹风比的增加,进气预旋气膜冷却的优势逐渐显著。在吹风比为2.0时,原始进气冷却流体出射动量大且分布均匀,形成了强肾形涡,气膜冷却效率最低;第一种进气射流在孔上游形成一低动量区,该区域冷气与高温主流相互作用后绕开高动量区冷气射流后贴附壁面,在下游冷却效果明显;第二种进气冷却流体以单向旋涡的结构喷出,在下游形成一侧旋涡"压"着另一侧旋涡的流动形式,使被压旋涡中冷气更好地贴附壁面,射流侧向速度大,扩大了射流展向覆盖区域。相对于原始进气,第一种进气和第二种进气的平均绝热气膜效率,在吹风比为1.0时,分别提高了约10%和25%,在吹风比为1.5时,分别提高了约50%和550%。