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动静干涉对涡轮转子叶片气膜冷却的影响

北京航空航天大学学报 2016年第1期42卷 139-146页

作者：李虹杨郑赟北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100083 先进航空发动机协同创新中心北京100083

为研究动静干涉对涡轮转子叶片气膜冷却效果的影响,选取AGTB涡轮叶栅作为研究对象,匹配前排导叶并对整级叶栅进行非定常数值模拟。对不同时刻流场截面的流动情况以及叶片表面温度随时间的演化规律进行了详细的分析,此外,总结了尾迹和势... 详细信息

为研究动静干涉对涡轮转子叶片气膜冷却效果的影响,选取AGTB涡轮叶栅作为研究对象,匹配前排导叶并对整级叶栅进行非定常数值模拟。对不同时刻流场截面的流动情况以及叶片表面温度随时间的演化规律进行了详细的分析,此外,总结了尾迹和势干涉对下游叶片气膜冷却的影响。主要结论如下:导叶强烈的势干涉作用在幅值为12°的范围内改变下游叶片的入射角,对冷却射流有非常大的影响;尾迹和势干涉作用诱导冷却射流的"上扬"现象,并使其冷气流量增加20%以上,有利于提高瞬时的冷却效果;势干涉对前缘冷却射流的作用时间约为1/2个静子周期,尾迹的作用时间约为1/6个静子周期,前者作用时间长,且效果更强。受到输运效果的影响,整个叶片冷却效果的变化与气膜孔射流状态的变化不是同步的,滞后时间可达1/3个静子周期甚至更长。

关键词：动静干涉势干涉尾迹非定常气膜冷却涡轮

γ-Re_θ转捩模型在高超声速下的应用及分析

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推进技术 2014年第3期35卷 296-304页

作者：郑赟李虹杨刘大响北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

为了初步研究γ-Reθ转捩模型在高超声速领域的适用性,在自行开发的CFD程序中添加了该模型,利用T3系列平板算例对该模型的实现进行了验证;针对高超声速流动,选取压缩面绕流和双圆锥扰流等算例,分别利用该转捩模型、全层流模拟、以及传... 详细信息

为了初步研究γ-Reθ转捩模型在高超声速领域的适用性,在自行开发的CFD程序中添加了该模型,利用T3系列平板算例对该模型的实现进行了验证;针对高超声速流动,选取压缩面绕流和双圆锥扰流等算例,分别利用该转捩模型、全层流模拟、以及传统的湍流模型进行了数值模拟计算,并与实验结果进行对比。计算结果表明,尽管该转捩模型是在低速流动的基础上发展的,它仍能准确预测高超声速流动下的转捩现象。

关键词：转捩模型间歇因子湍流模型高超声速流动

基于时域方法的非定常流-热耦合数值模拟研究

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西北工业大学学报 2020年第2期38卷 261-270页

作者：李虹杨郑赟沈阳飞机设计研究所辽宁沈阳110035 北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100083

为研究基于时间推进的非定常流-热耦合数值模拟方法在具有时间周期性特征的物理问题中的适用性,利用课题组HGFS程序平台完成了平板对流换热以及带有周期性热斑的空心钝头叶片等算例的数值模拟,并在时域和频域范畴对非定常计算结果进行... 详细信息

为研究基于时间推进的非定常流-热耦合数值模拟方法在具有时间周期性特征的物理问题中的适用性,利用课题组HGFS程序平台完成了平板对流换热以及带有周期性热斑的空心钝头叶片等算例的数值模拟,并在时域和频域范畴对非定常计算结果进行了深入分析,得到的主要结论如下:平板对流换热的数值模拟结果表明,流体域热对流的时间尺度为10^-3 s量级,而固体域热传导的时间尺度为秒的量级,时间尺度的差异可能会导致计算量急剧增加,甚至使基于时间推进的计算方法失效;对简化涡轮叶片的非定常计算表明,热斑的扫过频率增加到原来的5倍时,叶片内部温度波的一阶幅值减小为原来的50.4%,由0.343 K减小到0.173 K,而渗透深度减小为原来的42.8%,由5.21 mm减小到2.23 mm,频率的增加会使温度波动幅值和渗透深度显著降低。

关键词：非定常流-热耦合时域计算流体力学

基于新的经验关联公式的γ-Re_θ转捩模型在高超声速流动中的应用

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推进技术 2015年第6期36卷 839-845页

作者：郑赟李虹杨北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

为提高γ-Reθ转捩模型在高超声速流动下的转捩预测精度,参考部分高超声速风洞的实验数据对该模型进行改进,在原始经验关联公式的基础上提出了转捩动量厚度雷诺数基于马赫数、湍流度、压力梯度因子的经验关联公式;选取高超声速平板绕流... 详细信息

为提高γ-Reθ转捩模型在高超声速流动下的转捩预测精度,参考部分高超声速风洞的实验数据对该模型进行改进,在原始经验关联公式的基础上提出了转捩动量厚度雷诺数基于马赫数、湍流度、压力梯度因子的经验关联公式;选取高超声速平板绕流、高超声速圆锥绕流等算例对提出的经验关联公式进行了验证,并将原始经验关联公式和提出的经验关联公式计算得到的重要参数进行对比,分析了提出的公式的作用机理。结果表明：基于低速不可压流动经验关联公式的γ-Reθ转捩模型在高超声速流动中计算得到的流场中Reθt分布偏低（一般只有真实值的40%－60%）,进而导致边界层内Reθt偏低而过早达到转捩触发准则,与实验值相比所预测的位置可能提前10%（以参考长度为基准）甚至更多。新的经验关联公式有效地改善了这一问题,计算结果与实验值符合得更好。

关键词：转捩模型高超声速流动间歇因子

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尾迹对涡轮叶栅边界层转捩的影响

推进技术 2017年第3期38卷 532-538页

作者：李虹杨郑赟北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 先进航空发动机协同创新中心北京100191

为研究周期性尾迹对下游涡轮叶栅边界层转捩的影响机理,并验证γ-Reθ转捩模型在非定常计算中的适用性,在自行开发的CFD程序上实现了该模型,对带有尾迹发生器的T106D-EIZ涡轮叶栅进行数值模拟;对比分析了实验数据与数值模拟的结果,并对... 详细信息

为研究周期性尾迹对下游涡轮叶栅边界层转捩的影响机理,并验证γ-Reθ转捩模型在非定常计算中的适用性,在自行开发的CFD程序上实现了该模型,对带有尾迹发生器的T106D-EIZ涡轮叶栅进行数值模拟;对比分析了实验数据与数值模拟的结果,并对流动机理进行阐述。主要结论如下:γ-Reθ转捩模型对周期性尾迹影响下的边界层转捩预测得较为准确,转捩位置随时间的变化规律及幅值均与实验值符合得很好;尾迹的时均作用是使吸力面转捩位置向尾缘移动,相比于无尾迹情况其移动距离约为5%轴向弦长;尾迹使吸力面阻力系数时均值较无尾迹情况增加约40%,同时减弱了分离泡的强度,但对分离泡的位置影响不大。

关键词：转捩尾迹边界层涡轮叶栅间歇因子非定常

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基于共轭传热的单边膨胀后体温度场计算分析

航空动力学报 2022年第8期37卷 1569-1578页

作者：李虹杨王霄孙超中国航空工业集团有限公司沈阳飞机设计研究所沈阳110035

基于共轭传热数值计算方法,对某高隐身无人机(UAV)单边膨胀后体喷流作用下的壁面温度分布进行研究,利用薄壁型网格解决了面积大且厚度薄的蒙皮、侧板结构导致的网格量过大的问题,构建精度较高的计算模型,并完成相关计算分析,主要结论如... 详细信息

基于共轭传热数值计算方法,对某高隐身无人机(UAV)单边膨胀后体喷流作用下的壁面温度分布进行研究,利用薄壁型网格解决了面积大且厚度薄的蒙皮、侧板结构导致的网格量过大的问题,构建精度较高的计算模型,并完成相关计算分析,主要结论如下:传统的单一流体计算虽然可以得到相似的温度分布,但得到的温度值偏高,最大可相差50 K以上;共轭传热计算可以得到更为符合实际的结果,并且可以得到结构内部温度梯度的分布,为热应力分析及结构设计提供指导;对比相同流动条件下不同金属材料的影响,某耐高温合金的壁面温度极值比金属钢高约30 K,且其上、下壁面的温差更大,梯度更高,两材料纵向肋板位置温度梯度极值分别为120 K/cm和65 K/cm。

关键词：共轭传热喷流单边膨胀喷管后体无人机(UAV)

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粗糙壁面诱导的流动转捩数值模拟方法

航空动力学报 2016年第9期31卷 2251-2257页

作者：李虹杨郑赟刘大响北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 先进航空发动机协同创新中心北京100191

为预测粗糙壁面诱导的流动转捩,对Langtry提出的γ-Reθ转捩模型增加粗糙壁面的比耗散率和涡黏性的边界条件,并对模型中的经验关联函数——转捩动量厚度雷诺数进行修正,引入等效沙粒表面粗糙度作为变量,使模型具有一定的预测粗糙壁面诱... 详细信息

为预测粗糙壁面诱导的流动转捩,对Langtry提出的γ-Reθ转捩模型增加粗糙壁面的比耗散率和涡黏性的边界条件,并对模型中的经验关联函数——转捩动量厚度雷诺数进行修正,引入等效沙粒表面粗糙度作为变量,使模型具有一定的预测粗糙壁面诱导的流动转捩的能力.对粗糙平板自然转捩算例和变压力梯度平板绕流算例进行数值模拟,计算结果与风洞实验数据符合的较好.主要结论如下:表面粗糙度一般会增加边界层内的传热系数和阻力系数,同时使层流到湍流的转捩位置提前;自然转捩的转捩位置受表面粗糙度影响较大,与光滑壁面相比,平板算例中0.15mm的表面粗糙度使转捩位置提前40%;分离诱导转捩的转捩位置受表面粗糙度影响较弱,随着表面粗糙度逐渐增加,转捩位置和分离泡位置略有后移,且分离泡强度逐渐减弱,分离泡之后的阻力系数增加.

关键词：转捩表面粗糙度边界层转捩模型间歇因子

纳米工艺ASIC物理设计的实现和信号完整性优化

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纳米工艺ASIC物理设计的实现和信号完整性优化

作者：李虹杨北京工业大学

学位级别：硕士

信号完整性是电子信号携带信息的可靠性,和抵抗来自附近信号高频电磁干扰影响的能力。当电子信号携带的信息失真,或高频电磁干扰对电子信号造成了影响时,即出现了所谓的信号完整性问题。目前,集成电路工艺已发展到纳米水平,时钟频率达到... 详细信息

信号完整性是电子信号携带信息的可靠性,和抵抗来自附近信号高频电磁干扰影响的能力。当电子信号携带的信息失真,或高频电磁干扰对电子信号造成了影响时,即出现了所谓的信号完整性问题。目前,集成电路工艺已发展到纳米水平,时钟频率达到上GHz。伴随着半导体工艺的不断发展,集成电路的线间互连问题已经成为决定整个芯片性能、功耗、可靠性及成本的主导因素。信号完整性问题正成为制约超大规模集成电路继续发展的主要瓶颈。ASIC物理设计中的信号完整性问题可分为两类:串扰噪声和电迁移。串扰噪声由连线间的耦合电容引起,其不仅影响电路延迟,引起时序违例(串扰delta延迟),还会影响电路功能(串扰毛刺),导致芯片故障。电迁移由芯片内部的寄生电阻引起,也会引起芯片性能的降低,甚至导致芯片失效。本文的研究基于ASIC物理设计,对纳米工艺下信号完整性问题进行分析并提出预防策略和修复方法。首先,对连线延迟和寄生参数提取进行建模和理论分析,探索减少串扰噪声的方法,并通过与业界常用的物理设计工具IC Compiler相结合来阐述以预防为主,进而修复达到串扰噪声收敛的优化方法。最后,将此方法应用于实验室具体的项目中,验证结果表明预防策略能大幅减少信号完整性问题,修复方法能有效减少迭代次数,达到快速解决信号完整性问题的效果。针对金属电迁移问题,文中首先介绍物理设计工具IC Compiler分析电迁移的方法,从方法中用到的各个参数寻找突破口,优化电迁移。并且也通过实验室具体项目验证了此方法对电迁移有很好的优化效果。本文的实际意义是在物理设计方面提出了纳米工艺下信号完整性问题的优化方法,完善了实验室纳米工艺物理设计流程,并且通过实验室实际SHA-256模块物理设计项目,很好地验证了此方法的可行性。

关键词：信号完整性静态时序分析串扰噪声电迁移 SHA-256

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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基于工程转捩模型的高超声速进气道特性

北京航空航天大学学报 2018年第7期44卷 1408-1418页

作者：杨慧路文睿李虹杨岳连捷北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100083 先进航空发动机协同创新中心北京100083 航空工业沈阳飞机设计研究所沈阳110035 中国科学院力学研究所北京100080

为研究高超声速进气道的性能参数随飞行高度、来流湍流度及来流马赫数的变化规律,并考察其压缩面上的边界层转捩现象对进气道性能的影响,采用本课题组程序平台HGFS所发展的γ-Reθ转捩模型进行了一系列的数值模拟工作,并对相应的流动现... 详细信息

为研究高超声速进气道的性能参数随飞行高度、来流湍流度及来流马赫数的变化规律,并考察其压缩面上的边界层转捩现象对进气道性能的影响,采用本课题组程序平台HGFS所发展的γ-Reθ转捩模型进行了一系列的数值模拟工作,并对相应的流动现象和机理进行分析。首先,利用进气道压缩面的简化模型对γ-Reθ转捩模型经验关联公式的高超声速改进方法进行了验证;其次,以某型等熵压缩面的高超声速进气道为对象,研究了飞行高度、来流马赫数对边界层转捩位置等多个参数的影响。结果表明:随着飞行高度的增加,压缩面上边界层转捩位置延后,进气道总压恢复系数下降;与地表情况相比,在设计飞行高度转捩位置延后了约0.525 m,边界层厚度增加了约73%,总压恢复系数下降了约3.2%;来流湍流度变化0.5%量级可导致转捩位置移动0.2 m左右,但来流湍流度对总压恢复系数的影响则很小。

关键词：高超声速进气道转捩模型飞行高度湍流度数值模拟