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应用型高校航空发动机构造课程改革探索

装备制造技术 2024年第1期 78-80,87页

作者：孙杰巩二磊龙兵常州工学院航空与机械工程学院/飞行学院江苏常州213032

航空发动机构造课程是飞行器制造工程民航机务方向的专业培养方案中专业核心课程之一,课程涉及机械原理、工程制图、工程力学等课程,具有较高的知识复杂度和抽象度,传统的以教师讲授为主的授课模式下,学生课堂参与度低、缺乏实际应用和... 详细信息

航空发动机构造课程是飞行器制造工程民航机务方向的专业培养方案中专业核心课程之一,课程涉及机械原理、工程制图、工程力学等课程,具有较高的知识复杂度和抽象度,传统的以教师讲授为主的授课模式下,学生课堂参与度低、缺乏实际应用和问题解决能力。在分析常规讲授教学方法不足之处的基础上,结合应用型高校的课程特点、学生的实际情况及毕业生的就业方向,提出航空发动机构造课程教学改革措施,通过优化课程内容、重点突出核心部件,增加仿真建模、增强应用和协作能力,提前课程设计、加深课程体系理解。以2020级学生的航空发动机构造课程教学改革的实践表明,采取的优化课程内容、增加仿真建模、提前课程设计的措施,增加了学生的参与度,提升了知识掌握程度和实际应用能力。

关键词：航空发动机构造仿真建模课程设计教学改革

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内燃波转子增压燃烧发动机技术分析

航空动力 2024年第2期 33-36页

作者：郑仁传聂赵龙李建中巩二磊金武南京航空航天大学

将内燃波转子替换燃气涡轮发动机燃烧室,利用波系和等容燃烧可以显著提高热力循环效率,无须增加涡轮前温度即可提升发动机性能。该装置不仅展现了增压燃烧在提高飞行器动力系统性能方面的巨大潜力,而且已通过多次试验验证,具有广阔的应... 详细信息

将内燃波转子替换燃气涡轮发动机燃烧室,利用波系和等容燃烧可以显著提高热力循环效率,无须增加涡轮前温度即可提升发动机性能。该装置不仅展现了增压燃烧在提高飞行器动力系统性能方面的巨大潜力,而且已通过多次试验验证,具有广阔的应用发展前景。

关键词：热力循环效率增压燃烧燃气涡轮发动机等容燃烧发动机性能动力系统试验验证显著提高

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离心力场对内燃波转子火焰传播特性的影响

推进技术 2022年第6期43卷 264-270页

作者：巩二磊郝艳娜李建中兰天浩郑仁传江炜常州工学院航空与机械工程学院江苏常州213002 南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016

为了揭示离心力对内燃波转子火焰传播特性的影响,建立了内燃波转子燃烧过程的简化模型,数值模拟了不同离心力场强度下波转子通道内的燃烧过程。研究结果表明,离心力只在一定范围内对火焰传播起到加速作用,且这种影响与预混气当量油气比... 详细信息

为了揭示离心力对内燃波转子火焰传播特性的影响,建立了内燃波转子燃烧过程的简化模型,数值模拟了不同离心力场强度下波转子通道内的燃烧过程。研究结果表明,离心力只在一定范围内对火焰传播起到加速作用,且这种影响与预混气当量油气比Φ有关,当Φ=1.0时,作用范围为[0~250g],在Φ=0.6,0.8时,作用范围为[0~700g];离心力场对内燃波转子火焰传播特性的影响机制是导致火焰锋面变形,进而引起火焰传播速度变化。

关键词：内燃波转子离心力火焰传播冒泡速度火焰锋面

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内燃波转子技术对燃气涡轮发动机性能影响

航空动力学报 2012年第9期27卷 1928-1934页

作者：李建中巩二磊温泉王家骅南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 中国航空工业集团公司航空动力机械研究所湖南株洲421002

为研究内燃波转子技术提高燃气涡轮发动机性能变化规律,建立内燃波转子燃气涡轮发动机热力循环分析模型,开展内燃波转子通道出口气流马赫数、压气机压比等参数变化对燃气涡轮发动机性能的影响研究,探讨了内燃波转子燃气涡轮发动机热力... 详细信息

为研究内燃波转子技术提高燃气涡轮发动机性能变化规律,建立内燃波转子燃气涡轮发动机热力循环分析模型,开展内燃波转子通道出口气流马赫数、压气机压比等参数变化对燃气涡轮发动机性能的影响研究,探讨了内燃波转子燃气涡轮发动机热力循环状态参数变化规律.研究结果表明:当压气机压比等于3.6时,发动机比推力和热循环总效率最大提高23.709%,耗油率最大减少19.165%;当通道出口气流马赫数等于0.6时,发动机比推力最大增幅达23.736%,此时压气机压比为4.4、发动机热循环总效率32.216%和耗油率减少24.366%,熵增减少7.864%,验证了内燃波转子技术能够提高燃气涡轮发动机总体性能.研究结果为深入开展内燃波转子燃气涡轮发动机基础理论和关键技术研究奠定基础.

关键词：燃气涡轮发动机内燃波转子热力循环燃气涡轮发动机性能出口气流马赫数

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内燃波转子热射流点火装置射流特性研究

推进技术 2016年第7期37卷 1303-1311页

作者：巩二磊李建中韩启祥南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016

为了将热射流点火更好地应用于内燃波转子,采用数值模拟的方法,针对所设计的热射流点火装置进行射流特性研究,分别研究了流量变化与喷管结构对热射流特性的影响。研究结果表明随着进口流量的增加,射流核心长度增加,而喷管出口面积减小... 详细信息

为了将热射流点火更好地应用于内燃波转子,采用数值模拟的方法,针对所设计的热射流点火装置进行射流特性研究,分别研究了流量变化与喷管结构对热射流特性的影响。研究结果表明随着进口流量的增加,射流核心长度增加,而喷管出口面积减小并不能增加射流核心长度,如在进口流量为1.23g/s时,喷管直径小于7mm后射流核心长度急剧下降,但是喷管出口面积减小大幅度增加了射流动量。在相同位置特征截面上,核心区射流能量随质量变化呈线性分布,动量呈二次分布。

关键词：内燃波转子点火热射流点火射流核心射流特性

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多元线性回归方法预测燃气轮机发电机组性能

中国电机工程学报 2017年第16期37卷 4731-4738页

作者：刘闯金仁瀚巩二磊刘勇岳孟赫南京航空航天大学能源与动力学院江苏省南京市210016

为了预测燃气轮机发电机组的性能,基于大量的机组运行数据,采用多元线性回归分析方法,获得了通过燃机发电机组初始进口条件预测燃机功率和燃机效率的数学模型。以PG9171E型燃机发电机组部分历史运行数据作为训练样本,建立关于燃机性能... 详细信息

为了预测燃气轮机发电机组的性能,基于大量的机组运行数据,采用多元线性回归分析方法,获得了通过燃机发电机组初始进口条件预测燃机功率和燃机效率的数学模型。以PG9171E型燃机发电机组部分历史运行数据作为训练样本,建立关于燃机性能的多元线性回归数学模型,并对模型进行验证分析。结果表明:基于多元线性回归分析方法,可以通过初始进口条件有效地预测燃机发电机组的性能;从预测结果分析来看,对于燃机功率的预测优于燃机效率。该方法可以为电厂大数据分析和经济性运行提供一定的参考价值。

关键词：燃气轮机发电机组性能多元线性回归数学模型

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内燃波转子影响涡轴发动机性能研究

推进技术 2012年第5期33卷 726-731页

作者：成本林李建中巩二磊温泉张堃元南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016 中国航空动力机械研究所湖南株洲421002

内燃波转子涡轴发动机是一种集波转子增压技术、等容燃烧技术和涡轴发动机技术为一体的新概念发动机。介绍了内燃波转子的结构和工作原理,建立内燃波转子涡轴发动机热力循环分析数学模型,开展内燃波转子通道出口气流马赫数变化对涡轴发... 详细信息

内燃波转子涡轴发动机是一种集波转子增压技术、等容燃烧技术和涡轴发动机技术为一体的新概念发动机。介绍了内燃波转子的结构和工作原理,建立内燃波转子涡轴发动机热力循环分析数学模型,开展内燃波转子通道出口气流马赫数变化对涡轴发动机性能的影响研究,探讨内燃波转子涡轴发动机热力循环状态参数变化规律,验证了内燃波转子技术能够显著提高涡轴发动机性能,内燃波转子涡轴发动机比功率和热循环效率最大提高了35.79%,耗油率SFC最大减少了26.37%。

关键词：涡轴发动机内燃波转子热力循环性能出口马赫数

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内燃波转子发动机非定常燃烧特性数值研究

内燃波转子发动机非定常燃烧特性数值研究

作者：巩二磊南京航空航天大学

学位级别：硕士

内燃波转子发动机是一种集波转子技术、高效低排放燃烧技术和燃气涡轮发动机技术为一体的新概念发动机，它具有压力波增压效率高、非定常燃烧(如脉冲爆震燃烧、等容燃烧等)热循环效率高、分层燃烧低排放和自身冷却等优势。本文建立内燃... 详细信息

内燃波转子发动机是一种集波转子技术、高效低排放燃烧技术和燃气涡轮发动机技术为一体的新概念发动机，它具有压力波增压效率高、非定常燃烧(如脉冲爆震燃烧、等容燃烧等)热循环效率高、分层燃烧低排放和自身冷却等优势。本文建立内燃波转子热力学循环分析模型，对内燃波转子进行性能分析，并建立物理模型，数值模拟了内燃波转子内的流动和燃烧特性。主要研究成果如下： (1)研究了将内燃波转子应用于某涡轴发动机之后发动机总体性能的变化，结果表明，应用内燃波转子之后，发动机输出轴功和总效率最大提高了35.7%，燃油消耗率降低了23.6%，熵增最大降低了7.6%。综合考虑发动机总体性能和转子通道内残余燃气量两方面因素，内燃波转子发动机最适合在转子通道出口马赫数为0.6的时候工作。在马赫数为0.6时，涡轴发动机总效率和输出轴功率提高了19.88%，燃油消耗率降低了16.58%，熵增降低了6.52%。 (2)通过数值模拟内燃波转子内的流动特性，得出在进出口压差为87386.16Pa时内燃波转子预压缩使压气机来流增压约26.33%，温度增加了8.16%，通道内形成了较理想的燃料分布，有利于提高发动机总体效率、可靠点火和组织燃烧;内燃波转子排气端口的气流速度分布比较均匀;在波转子内，进气端口与转子通道接触的地方湍流耗散率较强。通过改变波转子进排气端口间压差发现，在较低的压差下，预压缩作用逐渐减弱，混气形成状况变差，在排气端口处补充燃料后，转子内的混气形成得到改善，但改变了通道内的压力温度分布。减小转速情况下，混气形成得到了明显的改善，进入通道内的燃料量增加，但预压缩作用减弱，尤其是当转子转速降低到2000rpm时，波转子预压缩的增压比大幅度下降。 (3)分别研究了氢气和丙烷作燃料时内燃波转子内的燃烧特性，研究表明，如果以氢气作燃料，波转子内迅速形成爆震燃烧，爆震波传播速度达到2000m/s以上，峰值压力达到1.8MPa;以丙烷作燃料，成功实现了等容燃烧，火焰传播速度仅为100m/s左右，没有形成爆震燃烧，但燃烧完成后，波转子内的压力比进气压力提高了300%以上，实现了增压燃烧;在进出口压差降低至0.06MPa时，通过降低转子转速，同样实现了等容燃烧，但当进出口压差降低至0.04MPa时，没有实现稳定的燃烧过程;在离心力为400g600g的范围内，随着离心力的增强，火焰的传播速度明显增加，并且火焰峰面的形状发生改变，在通道的内弧面附近燃烧速率较高。

关键词：内燃波转子发动机内燃波转子总体性能流动特性燃烧特性数值模拟

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内燃波转子复杂波系及火焰传播特性实验研究

推进技术 2019年第2期40卷 355-362页

作者：李维李建中张开晨巩二磊南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016 中国航空发动机研究院北京101300

为了探究内燃波转子工作过程中复杂波系及火焰的传播特性,采用乙烯为燃料进行了内燃波转子多循环工作过程实验研究。依据实验中采集到的离子探针信号、压力传感器信号和高速摄影照片来分析波转子通道内的复杂波和火焰的传播特性,同时更... 详细信息

为了探究内燃波转子工作过程中复杂波系及火焰的传播特性,采用乙烯为燃料进行了内燃波转子多循环工作过程实验研究。依据实验中采集到的离子探针信号、压力传感器信号和高速摄影照片来分析波转子通道内的复杂波和火焰的传播特性,同时更换波转子通道内的不同扰流片结构来探究其对复杂波系和火焰传播特性的影响。研究结果表明:波转子通道内波与火焰存在一个动态过程,且火焰与波峰的间距越来越小,加入扰流片后火焰速度与压力波的强度明显增加。堵塞比为38.91%时,PT2处压力峰值可以达到1.56MPa。堵塞比为31.13%时,平均火焰传播速度能达到36.95m/s。

关键词：内燃波转子复杂波与火焰离子探针高速摄影压力传感器