某型涡轴发动机压气机离心叶轮叶片多种振动特性试验方法对比研究

以某型涡轴发动机压气机离心叶轮叶片为研究对象,采用3种不同的试验系统研究该叶片的振动特性.仿真结果表明,压电纤维复合材料(Macro Fiber Composite,MFC)作为激振源的试验系统,在叶片振动特性的试验中可以较准确地获得叶片的振动频率,并且能够得到叶片的振型.MFC能够激起叶片更高阶的振动,是使用力锤激振...     

混合粒径固体颗粒对滑套球座冲蚀磨损的影响

随着超长水平井施工排量和加砂量的不断增加,滑套球座冲蚀磨损日益严重。目前对液固两相流冲蚀磨损的研究较多,但均未考虑混合粒径固体颗粒对冲蚀磨损的影响。研究不同粒径混合的支撑剂对球座的冲蚀磨损,基于欧拉双流体理论,运用Fluent软件对混合粒径固体颗粒对滑套球座的冲蚀磨损进行数值模拟。结果表明：混合粒径固体颗粒与单一粒径固体颗粒对球座冲蚀磨损规律有所不同,单一粒径固体颗粒对球座冲蚀磨损速率随着粒径的增大而减小;混合粒径固体颗粒对球座冲蚀磨损速率不仅和支撑剂粒径有关,而且和不同粒径固体颗粒的比例有关,即冲蚀磨损速率随混合固体颗粒中小粒径固体颗粒比例的增大而表现出先减小后增大的趋势。模拟结果为水平井分段压裂材料的选择提供了依据。     

激光熔覆增强风机叶片耐冲蚀磨损的研究

本文使用自制的冲蚀磨损试验机对ＦＺＮＷＣ－３５合金熔覆层进行冲蚀试验。结果表明激光熔覆一定成分的镍包ＷＣ粒子合金粉末的表层具有高出２０ＭｎＭｏ基材２－３倍的相对耐冲蚀性能。该涂层同时兼备有韧性材料和脆性材料抗冲蚀的优点，即在低角冲蚀时，熔覆层呈现脆性材料冲蚀特点，而在高角冲蚀时又呈现韧性材料冲蚀特点。     

考虑边界层的水泵叶片冲蚀磨损机理研究

分析了边界层对水泵叶片冲蚀磨损的影响,研究认为叶片表面的波纹状磨痕是紊流边界层猝发涡拟序结构的烙印。通过对边界层参数的计算推论磨痕波长和波深演变规律,提出了冲蚀磨损机理新的研究思路。     

含沙量和沙粒粒径对QT500材料冲蚀磨损特性的影响

利用圆盘式磨蚀试验装置模拟流体机械工况条件,对QT500和45钢进行了冲蚀磨损试验,用失重法研究了材料在不同含沙量和沙粒粒径时的冲蚀磨损特性。对试样表面微观形貌进行了观察,探讨了材料的冲蚀磨损机理和损伤规律。研究表明：随含沙量的增加,材料的磨损率也增加,但不与含沙量的增加值成正比;随沙粒粒径的增大,磨损量亦增加。QT500的冲蚀磨损机理主要是脆性剥落和疲劳破坏。     

航空发动机压气机叶片表面颗粒沉积数值研究

叶片表面颗粒物沉积会使压气机性能衰退,而壁面粗糙度是影响颗粒物沉积的重要因素。为研究不同粗糙度对CFM56-7B航空发动机压气机叶片颗粒物沉积的影响,通过逆向获得CFM56-7B航空发动机第一级压气机模型,利用CFD软件对模型进行仿真,研究了不同壁面粗糙度对亚微观颗粒物沉积的影响。仿真结果表明：壁面粗糙度增加使轮毂及机匣周围颗粒物运动速度明显减慢,当壁面粗糙度增大时,压力面颗粒物沉积量增加,吸力面颗粒物沉积量减少。     

涡轴发动机高原起动试验研究

基于不同海拔机场发动机地面起动试验结果,以及涡轴发动机起动特点,研究了机场海拔高度对发动机起动过程的影响,并结合发动机起动供油及燃烧过程,分析了在高原机场造成起动困难的主要因素,并针对高原起动出现的问题,给出了改进建议。结果表明,随着海拔增高,发动机地面起动时间增加,起动过程中的最高排气温度上升,起动过程更容易出现喘振;建议通过合理调整起动供油量和提高起动机功率来改善发动机高原起动性能。     

某型涡轴发动机空中启动影响因素分析

对某型全数控系统控制的涡轮轴发动机在各种条件下的飞行试验中进行的空中启动进行了分析,得出了影响发动机空中启动的因素及影响程度,为发动机的后续使用提供了参考。     

过滤后润滑油液中磨粒粒度概率分布的研究

润滑油中的磨粒是设备失效的一个重要原因。建立了过滤后润滑油液中磨粒粒径概率分布密度函数的数学表达式。计算和分析表明:(1)过滤后润滑油液中所含的磨粒粒径概率分布参数不但与过滤器的性能参数有关,而且与过滤前油液中所含磨粒的粒径概率分布有关,但与过滤前油液中所含磨粒的数目多少无关;(2)过滤后油液中所含磨粒的粒径均值μd和均方差σd均与过滤前油液中所含磨粒粒径概率分布的尺寸参数β大体呈指数关系。μd和σd之值的变化,可以作为反映系统磨损状态的标志;(3)所定义的两个过滤器参数,极限过滤粒径a和敏感系数b与滤后油液中磨粒粒径的均值μd和均方根σd有明确的对应关系。小的a值和大的b值有利于减少油液中磨粒粒径的μd值及粒径在μd值附近的磨粒数。     

非均匀栅距对压缩机叶片非定常气动力影响的三维数值研究

对非均匀栅距叶片排的轴流压缩机进行了三维数值模拟研究,着重探讨了动静相干对压缩机动叶表面非定常气动力的影响。结果表明：不同非均匀栅柜分布结构组合构成的新型＂时序效应＂有助于降低动叶所受到的非定常激振力。此外,通过频谱分析发现,非均匀栅距结构将动叶在单一频率下的较大激振力分散到几个频率处,从而降低了单一频率下的激振力。     

磨料粒度对表面微织构纯钛干摩擦性能的影响

为了提高钛及钛合金钻具在超深钻探、深海钻探和外太空钻探工程中的减摩抗磨性能。利用激光表面加工技术在工业纯钛（TA2）表面制备了不同参数的点阵微织构。采用MS-T3000摩擦磨损试验机测试了微织构钛合金在不同粒度模拟月壤作用下的摩擦学性能。利用扫描电子显微镜和能谱分析仪分析磨痕形貌及元素含量。研究结果表明：当磨料粒度小于微织构点阵的直径时,磨料压入微织构点阵里,磨料具有滚动和滑动两种运动方式。当粒度大于微织构点阵的直径时,磨料不能完全压入微织构点阵里,磨料对微织构TA2表面产生了滑动犁削作用。由于两种磨料磨损的作用机理不同,同等条件下,小粒度的磨料作用下的微织构TA2的摩擦因数和磨损率较大粒度磨粒作用下的最大减少量分别为50%和53%。考虑磨料粒度与微结构的匹配性,可以大大降低摩擦减少磨损。     

WP-7发动机Ⅰ级压缩机叶片微裂纹分析

WP-7发动机的Ⅰ级压缩机叶片，是由不锈钢1Cr11Ni2W2MoVA制作而成的，在返修检测过程中，经常发现这种材料叶片的进气边都存在有微小裂纹，有时也检查出较大些的裂纹。显然，压缩机叶片微裂纹的存在是飞机发动机的故障，乃至飞行安全的潜在隐患，因此有必要进行分析研究，切不可等闲视之。     

悬浮碳烟微粒对柴油发动机磨损的影响

进入机油的碳烟微粒增多是现代低排放车用柴油发动机突出问题。探讨了碳烟微粒对发动机各摩擦副磨损的影响，分析了碳烟微粒的磨损机制，并指出提高分散剂性能与用量是减少碳烟微粒磨损的重要方法。     

弯曲叶片对跨音速轴流压气机性能影响的数值研究

采用具有不同控制参数的积叠线对Rotor37转子叶片进行周向弯曲造型设计,获得叶片的最佳弯高和弯角。采用数值计算方法研究了叶片弯曲对压气机性能及其内部流动结构的影响,结果表明:弯曲叶片具有良好的变工况性能,新设计的叶片能有效提高压气机的绝热效率和总压比。叶片周向弯曲引起端部低能流体向主流区的迁移,使得端壁和主流区流动状态发生改变,在端壁区流动损失下降,而在主流区流动损失有所增加,同时沿叶高方向上流体的质量流量被重新分配。     

静叶尾迹对压气机动叶非定常气动载荷的影响

以某型航空发动机压气机转子系统为研究对象,建立了单级叶盘的三维结构及流场模型。通过对滑移网格(sliding mesh,简称SM)方法与运动坐标系(moving reference frame,简称MRF)方法在计算耗时和收敛性方面的比较,证明了运动坐标系方法的准确性和高效性。考虑前一级静叶尾迹的影响,求解压气机内部在不同时刻的流动特性,得到静叶尾迹对动叶流场的非定常干扰情况。经过对压气机叶顶和轮毂、动叶压力面和吸力面非定常气动载荷的分析发现:在动叶流场的前缘形成了较主流区压力和速度较低的不均匀流场,且在动叶前缘叶顶位置受到的气动载荷最为显著;动叶压力面和吸力面气动载荷的分布规律相反,从叶顶至轮毂、前缘至尾缘,压力面非定常气动载荷的大小和波动幅度逐步递减,而吸力面却与其相反,呈现出逐步递增的趋势。该研究为某型航空发动机压气机叶盘转子系统的动力学设计提供了理论依据。     

沙尘环境模拟箱内颗粒流动与沉降的数值模拟

沙尘颗粒在摩擦表面的沉积是其影响摩擦性能的重要因素,而使用沙尘环境模拟装置是开展摩擦、磨损实验的主要手段。设计了一种沙尘环境模拟箱,其由沙箱、鼓风机、沙尘通道、隔板、沙尘沉降室及排风口等组成;运用DPM离散相模型对模拟箱内气-固两相流动进行分析,采用欧拉坐标系SST k-ε 湍流模型计算空气流动,采用拉格朗日随机轨道模型计算沙尘颗粒的流动和沉降。模拟结果表明：当其他条件相同时,风速越大,颗粒在沙尘沉降室内的绕流现象越明显;当气相入口速度相同时,通道隔板通孔直径越大,沉降室内沉积的颗粒质量也越大;而当隔板通孔直径一定时,沉积颗粒的质量受气相入口速度影响较大。制作了沙尘环境模拟箱,对仿真结果进行了实验验证。结果表明：沙尘沉降室内摩擦副所在区域的颗粒沉积量和颗粒质量百分比分布与仿真结果吻合较好,验证了自制沙尘环境模拟箱的可行性和有效性。     

叶尖小翼调控压气机叶栅间隙流场结构的试验研究*

在低速条件下,对叶尖不同位置安装小翼的压气机叶栅流场进行试验研究。通过端壁静压孔对上端壁流场进行测量,叶栅出口流场利用五孔气动探针测量,细致分析不同安装方式叶尖小翼对压气机叶栅叶尖端区流场结构、气动损失和通流能力的影响。结果表明,不同安装方式的叶尖小翼对压气机叶栅间隙流场影响不同。与无叶尖小翼的常规叶栅相比,吸力面小翼使得叶栅损失降低的同时带来了流动堵塞的降低,压力面小翼使得叶栅损失和流动堵塞同时增加,组合小翼在降低叶栅损失的同时有效降低了叶栅的流动堵塞,改善了叶栅的通流能力。通过与常规叶栅叶尖区域流场结构的详细对比分析,对不同安装方式的叶尖小翼的影响机理做出解释。     

某压气机静叶叶型气动特性的实验研究

对重燃压气机第七级静叶根、中、顶3个截面的叶型进行了气动性能吹风实验。实验结果表明：叶型损失的主要部分由叶型吸力边的扩压流动产生,合理选择叶型吸力边扩压段的长度与沿扩压段的扩压速率,能够减少叶型损失。在不同冲角下各型面叶型都具有良好的气动特性。