二级增压系统中高压级压气机性能研究

为使高低两级压气机达到优化匹配,提高整个二级增压系统的效率,在二级增压系统试验台架上对高压级压气机的性能进行了研究。通过在增压系统中,使新鲜空气首先通过低压级压气机进行预压缩,提高其温度和压力,从而得到高压级压气机的高温高压进口条件。在两级压气机之间设置中冷器,使每一条等转速曲线,高压级压气机进口温度保持不变。试验结果表明,由于进口温度提高,压气机折合转速与实际转速相差较大,为达到预定压比,必须进一步提高压气机转速;进口压力大幅度提高是造成高压级压气机折合流量偏小的主要原因;为避免高压级压气机发生喘振,应控制高压级压气机的进口压力。     

离心压气机分流叶片长度对压气机性能影响数值研究

为了探究不同分流叶片长度对离心压气机的性能影响,利用商用计算流体力学软件NUMECA对分别带有不同长度分流叶片的离心压气机流场进行数值模拟,得到了不同长度的分流叶片对压气机性能及流场的影响.结果表明:不同长度分流叶片的离心压气机的压比、效率和质量流量的变化规律不同.分流叶片能够延迟附面层分离,减少通道内低速区面积,降低...     

一体式航空燃油离心泵内流场数值模拟

采用多块拓扑结构和八叉树格式构建的混合网格,通过数值计算对某型诱导轮与叶轮一体式离心泵内流场性能进行了分析研究,仿真结果表明:不同计算工况下仿真数据与试验数据扬程值误差小于1%、效率值误差小于5%,即所使用的数值方法能够准确地模拟该型离心泵性能和内流场。进一步的仿真分析表明:一体式叶轮进口长度较大使得各个流量工况下离心泵叶轮内压力有明显的非对称性;隔舌处叶轮通道内压力变化最为剧烈,且在大流量工况下压力低于其它流量压力;叶片压力侧固定位置处有低速团的产生,叶片背力侧入口附近也容易产生低速流团。     

关于斜流泵的开发与研究

本文根据日本有关斜流乘的资料,简述了斜流泵的构造、性能、适用范围、转轮的内部流场测量与数值计算,性能试验等方面的研究状况。提出了在云南省开发与研究斜流泵的必要性。给出了由我系与昆明水泵厂联合开发的横轴、卧式斜流泵的结构图。     

叶片破损对压气机性能的影响

为了研究叶片破损对压气机内部流场的影响机理,本文针对带有破损的跨音速压气机叶片进行气动性能变化规律和机理研究。通过NASA rotor 37实验结果验证了计算方法的准确性,利用数值仿真研究了叶片破损对压气性能的影响规律,并对2种典型工况下叶片破损前后的流场结构进行对比分析,探讨引起性能变化的具体原因。研究表明：叶片破损会导致压气机的压比降低0.663 1%、绝热效率降低0.787 7%,且压气机的稳定裕度降低更为明显。叶尖破损主要对叶顶流场结构产生影响,使叶顶区域泄漏流增强,当其与激波相互作用时,通道内产生了流动堵塞和流动损失。本文研究成果可为实际服役中的航空发动机特性评定提供理论参考。     

定常微量喷气提高轴流压气机稳定工作裕度机理探讨

顶部喷气是提高压气机稳定工作裕度的有效方式之一。文中设计了一种新型的喷嘴结构,利用高速单级轴流压气机试验台,研究了定常微量喷气对压气机性能和稳定工作裕度的影响。试验结果表明:在53%设计转速下,占压气机设计流量0.064%的喷气量可以使得压气机的失速裕度提高7.69%。同时,对带定常微量喷气的压气机转子内部流动进行了时间精确的非定常数值模拟,对比分析了喷气前后转子顶部区域不同的流动结构。将顶部间隙泄漏涡轨迹向压气机转子尾缘推移,抑制来流/顶部间隙泄漏流交接面向转子叶片前缘移动是定常微量喷气提高压气机失速裕度的主要机理。     

双级对转压气机流场分析研究

以设计的某对转压气机级为研究对象,应用F INE/TURBO和CFX软件研究了设计转速、典型工作状态下该压气机的性能和流场细微结构,为进一步优化对转压气机叶片设计提供了依据。计算结果表明:在压气机中反向旋转转子叶片布局设计较好的前提下,对转技术可以在较小的空间里实现较高的压比,从而大幅度提高发动机的推重比;文中给出的对转压气机设计局部流场结构还未达到最优,三维叶片还需要进一步改进,主要表现在一级转子根部和尖部附面层较厚,并伴随有分离现象;二级转子尖部分离流动强烈,使得下游叶片来流发生较大畸变;出口导叶设计尚不理想,集中表现为在根部和尖部有较弱的分离流。     

某微型子午加速斜流风扇的设计及流动特性

为获得满足设计要求的微型风扇,基于响应面优化方法,采用CFX模拟平台,运用SST k-ω湍流模型对轴流风扇进行偏向小流量优化设计,得到合适的子午加速斜流风扇复合结构,并对该风扇的流动特性进行研究.结果表明:在设计流量处,该斜流风扇比原轴流风扇出口静压提高了9％,叶轮轴向长度缩短30％;该风扇出口静压曲线比较平滑,变流量...     

多级轴流压气机全三维流动特性的数值研究

文中分别以一低转速的2级半轴流式压气机与一高转速的3级半轴流压气机为研究对象,采用混合界面模型对其全流量工况下的流动进行了数值研究.计算采用Jameson的4步RungeKutta时间推进方法结合中心差分格式求解N-S方程,级间采用混合界面方法实现上下游叶排流动信息的传递.研究结果表明:采用混合界面方法产生的"人工"掺混会导致总压损失及界面处流动参数的间断,而且转速对界面处的"人工"的总压损失有明显影响;但是对于低压、低转速的多级轴流压气机,采用混合界面方法能够较为准确快速的预测其多流量工况下的气动性能.     

叶片积垢对压气机性能衰退的影响

空气中的粉尘、微粒容易随空气进入压气机,导致叶片、通道壁面等表面粗糙度增大,降低部件的效率和流通能力,进而影响整机性能。通过对某1.5级轴流压气机进行三维CFD数值模拟,采用基于表面粗糙度与随机尺寸的积垢模拟方法,对积垢造成压气机性能衰退的机理进行对比分析,得到积垢后压气机的效率、压比、轴向力的衰退与转速的关系,以及压气机积垢后的流场变化情况。研究结果可为确定压气机清洗周期和预防叶片积垢提供借鉴。     

求解RANS方程的高阶间断Galerkin方法研究

基于二维结构网格,对间断Galerkin方法(DGM)求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程进行了研究。根据混合有限元方法的思想,引入辅助变量,对粘性项中的高阶导数项进行降阶处理,再应用DGM对辅助变量方程和降阶后的RANS方程进行联立求解。对平板层流流动进行了数值模拟,结果表明,随着逼近多项式次数的增加,速度型和摩擦系数更加接近Blasius解。此外,还引入了Bald-win-Lomax湍流模型,对NACA0012翼型跨音速粘性流场进行了数值模拟,与实验结果进行了对比,进一步验证了算法的可靠性。     

不同迎角下前体涡流动的等离子体控制特性

应用一对单介质阻挡放电等离子体激励器对20°顶角圆锥-圆柱组合体圆锥段分离涡流场进行了主动控制研究。实验在3.0 m×1.6 m低速风洞中进行,迎角35°～70°,基于圆锥段底面直径的雷诺数为5.0×104。实验结果包括7个测量截面周向压力分布、由周向压力分布推断得到的截面处空间涡结构以及积分得到的截面当地力和圆锥段力。实验结果表明:(1)在35°～50°迎角范围内,圆锥段流场只有一对非对称的主涡,圆锥段分离涡流动呈现近似锥型流特性,随着迎角增大,圆锥段侧向力系数符号不变;(2)在50°～70°迎角范围内,圆锥段流场呈现多涡结构,圆锥段分离涡流动不再呈现锥型流特性,此时随着迎角增大,圆锥段侧向力系数会发生多次变号;(3)等离子体控制使得圆锥段对涡流场中第1个新涡出现的迎角推迟。     

轴承腔两相流动流型特征参数及鲁棒性分析

航空发动机轴承腔的润滑设计和换热分析依赖于对轴承腔中润滑介质两相流动特性的理解,依据流型进行轴承腔油气两相介质流动研究是获取流动特性的有效途径。针对通过试验判断油气两相介质流动形式的需要,结合数值分析和试验数据,在辨识能力和试验获取等方面的考虑前提下,提出了辨识航空发动机轴承腔中均相流动与含油滴气/液分层流动两种主要油气两相流型的特征参数——体积含油率和无量纲速度,探讨了两个特征参数在较宽工况范围内保持流型辨识能力的鲁棒性。研究工作对于借助于试验判断油气两相流型,从而可以在严谨理论指导下基于流型进行航空发动机轴承腔润滑介质两相流动特性分析,实现准确高效的润滑设计和换热分析的设计路线实施是很有意义的工作。     

射流噪声抑制的数值方法——共轴射流的研究

由于喷气飞机中发动机产生的气动噪声是飞行时的主要噪音之一,因此射流噪声的研究具有重要的意义。文章结合CFD技术与气动噪声时域理论求解共轴喷管的射流噪声。首先采用雷诺平均N-S方程求解器对射流的三维流场进行了数值模拟。通过数值模拟,得到了共轴喷管马赫数为0.75的流场特性。然后结合lighthill声比拟理论研究了流场产生的气动噪声。结果发现,由于次级流对主流的影响,导致射流流场结构改变,剪切层内的大尺度涡减小,与常规单喷管射流噪声相比共轴射流有所改善,特别是在高频段喷流噪声有明显减小。     

基于非结构嵌套网格的旋翼前飞流场计算

发展了一种基于线性弹簧理论的非结构动态嵌套网格方法,通过求解非定常Eu ler方程模拟了旋翼的前飞流场。根据距离参数快速生成便于计算的两个重叠网格子域,利用运动区子域网格的转动来模拟旋翼的旋转运动,并对其运用线性弹簧动态网格技术来处理旋翼的挥舞和变距运动。发展了一种快速查找插值贡献单元的方法,无需建立Inverse网格,提高了计算效率和精度。使用高效双时间方法分区求解非定常Eu ler方程,两个子域的流场参数在重叠区进行耦合。计算了旋翼的两种前飞状态,所得结果与实验和文献结果都很吻合。     

航天器中性浮力实验体外形设计与仿真

文章对中性浮力地面实验系统中实验体的外形进行了设计。首先利用Fluent软件求解计算出几种可供选择的实验体外形在各种工况下的水动力系数,同时通过力矩系数给出几种外形的静稳定性;然后在对水阻力系数和静稳定性进行分析和对比的基础上,选择了正方体作为实验体的外形;最后对正方体实验体进行动力学建模及仿真分析,结果表明此外形实验体的水阻力可以被克服。由此说明从阻力能够被克服和具有良好的静稳定性的角度考虑,此外形可以作为较好的实验体外形选择。研究结果可为相关方面的进一步研究和设计提供依据。     

孔板流量计流场的数值模拟

基于对不可压缩流体流过孔板基本代数方程组的分析,自主开发了孔板流量计流场的数值模拟软件.详细分析软件收敛的条件,并给出了在层流和湍流条件下流出系数的计算结果.不仅将在湍流条件下的数值模拟结果与国际标准化组织(ISO)数据进行对比,同时,还将在层流条件下的数值模拟结果与试验数据进行对比.对比结果表明:在层流条件下,计算结果误差可控制在3％以内;而在湍流条件下,计算结果的误差可控制在2％以内.     

阶梯溢洪道不同坡比消能研究

针对实际工程中难以确定阶梯坡比的问题,通过4个水利工程、5个阶梯坡比的模型实验,得出了对工程设计最实用的坡比范围1∶2～1∶3。在相同条件下对4种坡比的阶梯水流进行了数值模拟,进一步论证了上述阶梯坡比的合理性,计算结果直观再现了滑移流中的顺时针水流旋滚,以及旋滚下游水体在剩余阶梯平面长度范围内的贴壁运动,提出的速度分析有助于了解阶梯旋滚消能的成因。研究成果反映出,阶梯坡比小于1∶2,水流旋滚已得到充分发展。在坡比范围1∶2～1∶3内,阶梯消能能够达到60%。坡比超过1∶2,阶梯消能率将明显下降;坡比低于1∶3,消能率增长空间不大。     

悬停旋翼粘性绕流N-S方程数值模拟

通过求妥薄层Navier-Stokes方程数值模拟了悬停旋翼粘性绕流,为了方便实施旋转对称性边界条件和更为有效地捕捉尾涡系,采用了嵌套网格技术,空间离散方法采用中心有限体积法,时间推进格式为五步Runge-Kutta法,考虑到旋翼绕流的特点,对远场边界条件作了合理的修正,应用本方法对Caradonna模型旋翼的两个实验状态进行了数值模拟,计算结果与实验值吻合很好,说明本 方法 成功的