飞机空气导管泄漏特性的试验研究及数值模拟

在研究国内外现有空气导管泄漏探测系统的基础上,搭建了管道泄漏探测试验台,并结合FLUENT三维泄漏流场的数值模拟,研究了不同导流洞大小、绝热层厚度及泄漏位置情况对泄漏探测性能的影响。试验结果与FLUENT计算结果表明:绝热层导流洞孔径及绝热层厚度的增大均能一定程度地增强感温线捕捉泄漏信号的效果;泄漏位置也会影响探测性能。给出了小孔泄漏流量的计算方法。研究结论可为国内飞机空气导管的相关研究工作提供参考。     

三通管内冷热掺混流动下的温度场预测

对三通管内冷热水的掺混流动过程进行试验研究,得到在30 ℃温差、不同进口流量比条件下掺混流域的温度场数据;提出基于BP神经网络的温度场预测模型,并将预测结果与实测数据进行对比。结果表明：掺混流域温度场特性的预测结果与试验数据吻合度较高,对温度振荡功率谱密度的分析也得到同样的结果,这对进一步研究管道热波动引起的管道热应力,以及进行管道热疲劳分析与寿命评估具有指导意义。     

T型三通管冷热流体掺混数值模拟

针对T型三通管冷热流体掺混现象经常引发管道热疲劳甚至部件失效的问题，基于FLUENT混合雷诺平均N-S方程（Reynolds averaged N S equations，RANS）和大涡模拟（large eddy simulation, LES)方法，对其管内冷热流体掺混问题进行仿真模拟。对划分的LES和RANS计算域分别采用壁面模拟LES（wall modeled LES, WMLES)和k-ω SST模型进行计算，并将数值模拟结果与实验数据进行对比。分析功率谱密度（power spectral density, PSD），预测管内冷热流体掺混过程的热疲劳敏感位置，结果表明：数值模拟预测结果与实验数据吻合度较高，热疲劳敏感位置也与实际情况相符合。混合RANS-LES方法适用于T型三通管冷热流体掺混问题研究。     

不同结构三通内冷热水混流特性的数值仿真

针对三通管中冷热水混流形成的热波动现象容易诱发管道的热疲劳,进而导致部件失效的问题,研究不同结构对三通管冷热水混流特性的影响.利用大涡模拟（Large Eddy Simulation,LES）方法对不同管径比和不同支管角度模型进行数值仿真.结果表明：支管入流在主管流动压迫下发生折转,从而在支管背流面上部形成涡旋,造成上壁面热波动较下壁面明显;当管径比增大时,在涡旋下通道主管流体流动有效面积减小,冷热流体混流后的热波动程度减弱,需要的掺混区域变长;当支管角度减小时,涡旋逐渐减小,冷热流体混流后的热波动程度减弱,需要的掺混区域同样变长.