基于MATLAB的民航发动机涡轮叶片寿命建模

针对民航飞机维修工作中发动机涡轮叶片普遍存在故障率较高的问题,收集某型民用航空发动机涡轮叶片的可靠性数据,并运用三参数Weibull分布建立该型发动机涡轮叶片的可靠性寿命模型。在模型求解的数值计算过程中,为保证模型的计算精度,采用经典的牛顿迭代法及三参数相关系数优化法对涡轮叶片的寿命数据进行拟合分析及计算;同时为减少计算工作量及提高数值计算过程中人工智能的参与度,基于MATLAB软件对上述数值计算方法编写计算程序,最后对计算结果进行K-S假设检验。结果表明：对涡轮叶片寿命数据进行可靠性分析时,运用Weibull分布建立的数学模型符合客观规律;同时牛顿迭代法、三参数相关系数优化法及MATLAB计算程序的有效利用,保证了计算结果的精度。     

航空发动机涡轮叶片的内窥镜荧光渗透原位检测

航空发动机在地面/高空模拟试验过程中,需对发动机涡轮叶片表面质量状态实施在线监测。为了减少发动机下台、分解、装配、再上台环节,对涡轮叶片已发现裂纹及其扩展情况进行监测,试验设计了发动机涡轮叶片内窥镜荧光渗透原位检测工艺。试验结果表明:该工艺既可解决发动机涡轮叶片荧光渗透原位检测难题,保证发动机试验过程的安全,也提高了检测效率,有望得到推广应用。     

涡轮钻具涡轮扭曲叶片造型设计与研究

考虑涡轮流道径向不同圆柱层液体至轴线距离对液体质点的运动速度以及与叶片间相互作用的影响,建立了一种简化的涡轮液流模型,并对涡轮轴流系数和环流系数进行了适当修正,设计了一种扭曲叶片涡轮。采用数值模拟的方法,对比分析了扭曲叶片涡轮和直叶片涡轮的水力性能,验证了该设计方法的可行性。结果表明:扭曲叶片涡轮较直叶片涡轮,在压降减小39.6%时,转化扭矩降低19.4%,效率提高10.5%,并且其综合水力性能得到了提升。相关研究为扭曲叶片涡轮的设计提供了理论依据,对实际工程具有一定的参考价值。     

基于ERSM涡轮盘径向变形的非线性动态概率分析

为了准确设计高压涡轮盘和叶尖间隙,从概率的角度进行了涡轮盘径向变形的分析。介绍了高精度高效率的非线性动态概率分析的极值响应面方法(Extremum Response Surface Method, ERSM),并建立了其数学模型。考虑材料属性和边界条件的非线性,以及热载荷和离心载荷的动态性,基于ERSM对涡轮盘径向变形进行了非线性动态概率分析,得到了输入输出参数的分布特征和影响涡轮盘径向动态变形的主要因素。最后,通过方法比较,验证了ERSM在保证计算精度的前提下能大大提高计算速度,节约计算时间,改善计算效率。为进行更有效的涡轮盘设计和优化,改善叶尖间隙设计和控制的合理性提供了有效依据。      

基于UG有限元模型的航空发动机高压涡轮盘蠕变寿命计算

利用UG软件建立航空发动机高压涡轮盘有限元模型,并用ANSYS软件进行了网格划分。对构件各状态下的应力、温度场进行计算分析,从而确定危险部位。根据热强参数方程,计算高压涡轮盘在不同工作状态下的蠕变寿命,从而得到其蠕变寿命载荷谱。对高压涡轮盘蠕变寿命载荷谱进行提取,并以蠕变寿命消耗线性叠加原理为基础,对高压涡轮盘的蠕变寿命进行等效计算。研究结论为高压涡轮盘蠕变寿命预测提供了依据。     

俄罗斯VSMPO-AVISMA公司将直接向法国Defontaine公司供应钛产品

法国德枫丹(Defontaine)公司成立于1946年,长期致力于设计和制造汽车工业及航空工业中使用的重要零部件。公司主要客户有斯奈克玛(Snecma)公司、透博梅卡(Turbomeca)公司、微型涡轮发动机(Microturbo)公司和GE公司。据俄罗斯生意新闻网报道,该公司对俄罗斯     

进气口位置及蜗壳结构对微型发电涡轮输出扭矩的影响分析

增加涡轮输出扭矩是提高微型排气回收高效涡轮节能发电系统转换效率的关键。为分析进气口位置以及蜗壳结构对涡轮输出扭矩的影响,建立涡轮受力及输出扭矩的数学模型;揭示不同进气口位置、不同蜗壳结构对涡轮输出扭矩的影响规律,进而设计一种使涡轮产生较大扭矩且对气缸排气特性影响较小的蜗壳,为微型涡轮发电系统的有效集成奠定了基础。     

摆杆式导叶调节机构的设计与研究

为促进变几何涡轮在航空发动机中的广泛应用,提高变几何涡轮的工作效率,设计了一种用于变几何涡轮的摆杆式导叶调节机构。采用Adams软件对导叶调节机构进行了运动学仿真研究,仿真结果验证了调节机构设计的可行性,通过仿真发现这样的导叶调节机构至少需采用3个作动筒同时驱动才能保证涡轮调节的精度要求。在Adams中对机构进行了参数化建模,利用参数化模型分析了尺寸误差和间隙对导叶转动精度的影响,并且以前十次仿真为例计算了调节机构导叶角度重复位置精度的可靠度。研究结果表明设计的导叶调节机构结构合理、可靠性高。     

气动微型转子发动机的设计和实验研究

介绍了毫米级微型转子发动机（汪克尔类型）的设计,其在各零部件的设计、加工上和大尺寸的转子发动机存在很大的不同;为了避免由于发动机尺寸的减小而带来的微燃烧问题,采用高压气体作为动力源;对内部燃烧型微型转子发动机进行研究,设计出以高能最密度的碳氢化合物作为燃料的微型转子发动机;本文给出了气动微型（毫米级）转子发动机的实验调试、测试平台,实验结果表明：气动转子发动机的输出功率和转速是随着进气口压力的增大而增加的,通过改善密封可以大幅提高发动机的输出功率和效率。     

热障涂层的性能评价

热障涂层用于涡轮发动机的热端部件可显著提高其使用温度,延长部件的使用寿命,并提高发动机的效率。文中对热障涂层的力学性能、抗氧化和抗热腐蚀、抗磨蚀和热学特性等性能的评价及性能判断与分析进行了综合回顾。     

某微型涡喷发动机离心压气机设计

单级离心压气机在微型航空发动机中有着十分广泛的应用,为了探索高速的离心压气机设计技术,利用参数造型方法完成了一台压比为3.2的离心压气机设计,总结了离心压气机的关键设计方法。主要的设计过程为:经过一维方案设计完成初始参数选择,再以二维流通计算为基础,通过调整叶片环量分布来完成叶轮三维造型,最后使用数值模拟软件来分析气动设计的性能结果。结果表明:离心压气机在设计工作点的内部流动参数分布合理,各项性能参数都能够满足设计要求。     

某微型涡喷斜流压气机设计及性能分析

斜流压气机具有单级高压比、大流量和高效率的优点.基于此设计一台用于微型涡喷发动机的转速为40000 r/min、压比为3.5、设计流量为3.2 kg/s的单级斜流压气机.为研究该压气机的流动机制与稳定工作范围,分别分析90％、100％和110％转速下的工况,着重分析了100％转速下的近失速点、近堵塞点以及非设计转速下最高效率点的流场.结果表明:设计点仿真压比为3.662、流量为3.324 kg/s、等熵效率为87.61％,与设计指标相符合,说明该斜流压气机的设计可靠;导致压气机失稳的主要因素是叶片压力面、吸力面的激波损失,以及吸力面尾缘处的低能流体.     

微型涡喷发动机离心压气机加进口导叶的仿真研究

为了扩大离心压气机的稳定工作范围,针对一款微型涡喷发动机压气机的离心叶轮,通过数值模拟的方式,研究不同开合角度的进口导向叶片对离心叶轮的性能影响。通过对比不同角度下内部的流动状况,进口导向叶片的角度对叶轮性能有显著影响。与原设计相比,在20°导叶的情况下,内部流动状况得到了改善,喘振裕度和最高效率都有提升。证明通过调节进口导向叶片角度来扩大压气机稳定工作范围是可行的。     

内燃机冷却水泵性能测试装置研究与设计

设计内燃机冷却水泵性能测试系统,介绍系统的硬件组成、软件设计及测试内容。系统采用了工控机IPC、工业触摸屏HMI、PLC三位一体、高效协同的控制理念,对温度、流量、转速等性能参数实施了包括PD、模糊PID等经典算法控制,采用LabVIEW开发了测试软件。系统已经具备对内燃机冷却水泵性能、汽蚀、密封性、可靠性等的检测能力,并且可以自动进行各项性能曲线拟合、报表生成,实现了高度自动化检测。     

基于一维、三维耦合仿真的歧管式催化转化器结构优化

利用BOOST和FIRE软件建立了某发动机进排气系统的热力学模型和三维排气歧管CFD模型,通过实验进行了仿真分析的初始标定和边界条件数据融合,并采用一维和三维耦合方法分析了低速和高速工况下排气歧管的压力损失和瞬态流场分布。根据评价试验结果显示:优化后的结构显著提高了各管内部流场的流畅性和排气一致性,在一定程度上降低了背压,缩短了起燃时间,提高了发动机的最大转矩。     

基于电增压协同的液力变矩器流量输出研究

液力变矩器受到内部流场影响很难选择正确参数，导致输出结果误差较大。针对该问题，提出采用电增压协同技术来分配或规划电动涡轮机的功率，以协调发动机独立工作时的抛物线负载和恒力矩负载，从而得到液力变矩器输出流量精确结果，即通过分配或规划电动涡轮机功率，使车辆发动机的动力性能最优。与普通增压技术的对比实验结果表明：采用电增压协同技术，变矩器输出流量与理想情况下数值最大误差仅为0.01 m3/s，输出结果准确，能够为汽车稳定、高效行驶提供技术支持。     

基于AMESim的单缸轴向约束活塞液压发动机流量脉动研究

单缸轴向约束活塞液压发动机作为一种新型的双元动力源,通过活塞销与柱塞的直接连接和保留传统发动机的曲柄连杆机构,使其可以同时输出液压能和旋转机械能,而且在机-液能量转化上,缩短动力传递链,减小能量损失,但是单缸发动机工作存在不稳定性,容易引起输出高压油的流量脉动较大。通过AMESim仿真软件搭建单缸轴向约束活塞液压发动机机-液工作仿真模型,对机-液动力传递链中的柱塞运动特性、泵腔流量特性、输出液压油脉动特性进行研究,仿真结果表明：柱塞运动以及泵腔的流量特性满足液压发动机设计要求,通过蓄能器的合理选用使输出液压油流量脉动得到较大改善。     

柴油机曲轴裂纹失效原因分析

通过对QT900-2型球墨铸铁柴油机曲轴的化学成分分析、显微组织及裂纹的宏微观形貌分析、硬化层深度测量和力学性能测试,分析了曲轴裂纹的失效原因。结果表明,柴油机划瓦,导致曲轴表层二次淬火,次表层发生再回火,使轴颈表面产生了较大内应力,是诱发裂纹失效的主要原因,表层局部存在的碳化物和疏松是裂纹生成的内在因素。     

考虑油液特性的齿轮泵内部流场仿真分析研究

为提高液压动力系统的可靠性和性能的稳定性,运用FLUENT软件对齿轮泵的二维内部流场进行了瞬态仿真分析,研究了油液的压缩性、黏度等特性对齿轮泵内部流场以及泵出口压力和流量脉动的影响。仿真结果表明:齿轮泵在运转过程中,内部油液的密度、黏度、温度和压力等随环境工况改变发生变化;在齿轮啮合处,油液会发生明显的气穴现象;在转速为600 r/min,负载压力为2.5 MPa时,泵出口的流量脉动特征值较不考虑时增大了1.2倍;经试验验证,泵出口压力脉动动态误差在4.2%以内,为开展齿轮泵的减振降噪及优化设计等方面的研究提供了有效的工具。     

A design perspective on thermal barrier coatings

This article addresses the challenges for maximizing the benefit of thermal barrier coatings for turbine engine applications. The perspective is from the viewpoint of a customer, a turbine airfoil designer who is continuously challenged to increase the turbine inlet temperature capability for new products while maintaining cooling flow levels or even reducing them. This is a fundamental requirement for achieving increased engine thrust levels. Developing advanced material systems for the turbine flowpath airfoils, such as high-temperature nickel-base superalloys or thermal barrier coatings to insulate the metal airfoils from the hot flowpath environment, is one approach to solve this challenge. The second approach is to increase the cooling performance of the turbine airfoil, which enables increased flowpath temperatures and reduced cooling flow levels. Thermal barrier coatings have been employed in jet engine applications for almost 30 years. The initial application was on augmentor liners to provide thermal protection during afterburner operation. However, the production use of thermal barrier coatings in the turbine section has only occurred in the past 15 years. The application was limited to stationary parts and only recently incorporated on the rotating turbine blades. This lack of endorsement of thermal barrier coatings resulted from the poor initial duratbility of these coatings in high heat flux environments. Significant improvements have been made to enhance spallation resistance and erosion resistance, which has resulted in increased reliability of these coatings in turbine applications.