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转速匹配效应影响下周向槽机匣处理对转压气机性能的影响

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航空动力学报 2024年第1期39卷 145-159页

作者：张冉刘波茅晓晨张博涛巫骁雄西北工业大学动力与能源学院西安710072 西北工业大学翼型、叶栅空气动力学国家级重点实验室西安710072

采用数值模拟方法,通过分别在对转压气机(counter-rotating compressor,CRC)前后两排转子上进行周向槽机匣处理,研究了其在不同转速匹配方案下的扩稳效果以及对转压气机最先失速级的变化规律。结果表明:当前排转子R1转速高于后排转子R2... 详细信息

采用数值模拟方法,通过分别在对转压气机(counter-rotating compressor,CRC)前后两排转子上进行周向槽机匣处理,研究了其在不同转速匹配方案下的扩稳效果以及对转压气机最先失速级的变化规律。结果表明:当前排转子R1转速高于后排转子R2时,其最先失速级为R1,当R2转速等于或高于R1时,其最先失速级为R2。在对转压气机的最先失速级进行机匣处理可以有效改善所处理转子的叶尖附近流场,包括来流相对气流角的减小、叶尖泄漏流反向轴向动量的减小、叶尖泄漏流与主流交界面位置的后移及叶尖堵塞程度的减弱等,进而提升了其失速裕度。机匣处理一般仅能对所处理转子的流场产生较大影响,但在特殊情况下也会使非处理转子的流场发生明显改变。

关键词：对转压气机周向槽机匣处理转速匹配效应最先失速级扩稳机理

进气畸变及非轴对称端壁造型对紧凑型压气机中介机匣性能的影响

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航空动力学报 2024年第1期39卷 122-132页

作者：茅晓晨赵磊高丽敏刘锬韬吴瑜西北工业大学动力与能源学院西安710072 西北工业大学翼型、叶栅空气动力学国家级重点实验室西安710072

为掌握畸变进气下非轴对称端壁造型对大径向落差长度比紧凑型压气机中介机匣气动特性的影响机制,采用数值模拟方法研究了畸变进气条件下中介机匣的流动特性,并进一步探索了轮毂非轴对称端壁造型对中介机匣内部流动结构和节流特性的影响... 详细信息

为掌握畸变进气下非轴对称端壁造型对大径向落差长度比紧凑型压气机中介机匣气动特性的影响机制,采用数值模拟方法研究了畸变进气条件下中介机匣的流动特性,并进一步探索了轮毂非轴对称端壁造型对中介机匣内部流动结构和节流特性的影响。结果显示:进气畸变下中介机匣出口流场高总压损失与畸变主要来源于轮毂表面附面层分离产生的旋流和支板角区分离的共同作用。采用提出的基于三角函数的非轴对称端壁造型方法可有效消除轮毂表面的分离螺旋节点和支板角区分离,使中介机匣性能得到明显提升,总压损失系数降低约11.4%,且畸变进气下轮毂端壁造型对中介机匣节流特性的影响规律与均匀进气不同。

关键词：压气机中介机匣进气畸变端壁造型节流特性

脉冲型流体振荡器射流对叶栅角区分离的控制研究

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推进技术 2024年第7期45卷 77-87页

作者：杨宗豪刘波茅晓晨张博涛王何建张瑞辰西北工业大学动力与能源学院陕西西安710129

通过流体振荡器特有结构产生双孔振荡射流,采用非定常数值模拟方法研究其抑制压气机叶栅大攻角下角区分离的控制机理。重点分析了射流位置、射流角度、射流流量和单个/阵列型射流对控制效果的影响。结果表明:在近端壁单个射流器方案下,... 详细信息

通过流体振荡器特有结构产生双孔振荡射流,采用非定常数值模拟方法研究其抑制压气机叶栅大攻角下角区分离的控制机理。重点分析了射流位置、射流角度、射流流量和单个/阵列型射流对控制效果的影响。结果表明:在近端壁单个射流器方案下,最佳射流位置位于角区分离未充分发展处(54%叶片轴向弦长),最佳射流角度和射流流量比分别为10°和0.09%,并使总压损失系数降低6.48%,静压升系数增加2.39%。振荡射流通过向附面层内低能流体注入高流向动量,抑制了附面层的发展;其非定常激励将吸力面大尺度分离涡离散破碎成一系列小尺度涡,并且其锁频效应减小尾缘压力脉动幅值,最终减小损失。相比单个射流器方案,阵列型射流方案在全叶高范围内进行振荡射流,通过5倍流量的输入,使气动性能增益增加了约1倍。

关键词：压气机叶栅流体振荡器振荡射流角区分离气动性能

基于ABET理念的“航空叶轮机械原理”课程教学改革思考

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大学（教学与教育） 2024年第6期 58-61页

作者：茅晓晨高丽敏赵磊西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072

新工科背景下的航空发动机类专业卓越人才培养急需更先进的教学理念和创新教学方法,文章基于ABET认证的标准和理念,从教学内容、教学方法、学习成果评价以及课程思政四个维度出发,针对目前“航空叶轮机械原理”课程教学和人才培养中存... 详细信息

新工科背景下的航空发动机类专业卓越人才培养急需更先进的教学理念和创新教学方法,文章基于ABET认证的标准和理念,从教学内容、教学方法、学习成果评价以及课程思政四个维度出发,针对目前“航空叶轮机械原理”课程教学和人才培养中存在的问题进行现状总结与改革思考,以期推进该课程建设的可持续发展,不断提高航空发动机类工程技术人才培养质量,更好地与产业发展、社会需求、科技前沿等紧密衔接,为促进航空发动机产业的健康发展服务。

关键词：航空发动机 ABET 教学改革持续改进

基于ABET理念的“航空叶轮机械原理”课程教学改革思考

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大学 2024年第17期 58-61页

作者：茅晓晨高丽敏赵磊西北工业大学动力与能源学院

新工科背景下的航空发动机类专业卓越人才培养急需更先进的教学理念和创新教学方法，文章基于ABET认证的标准和理念，从教学内容、教学方法、学习成果评价以及课程思政四个维度出发，针对目前“航空叶轮机械原理”课程教学和人才培养中... 详细信息

新工科背景下的航空发动机类专业卓越人才培养急需更先进的教学理念和创新教学方法，文章基于ABET认证的标准和理念，从教学内容、教学方法、学习成果评价以及课程思政四个维度出发，针对目前“航空叶轮机械原理”课程教学和人才培养中存在的问题进行现状总结与改革思考，以期推进该课程建设的可持续发展，不断提高航空发动机类工程技术人才培养质量，更好地与产业发展、社会需求、科技前沿等紧密衔接，为促进航空发动机产业的健康发展服务。

关键词：航空发动机 ABET 教学改革持续改进

进口附面层形式对压气机叶栅端区流动特性的影响研究

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工程热物理学报 2023年第12期44卷 3229-3236页

作者：茅晓晨焦英辰杨宗豪西北工业大学动力与能源学院西安710129 西北工业大学翼型、叶栅空气动力学国家级重点实验室西安710129

为探究进口附面层形式对轴流压气机叶栅端区流动特性的影响,本文以某高亚声速压气机叶栅为研究对象,基于数值方法对比分析常规和倾斜两种进口附面层形式对叶栅角区分离和叶尖泄漏流流动特性以及总体性能的影响。结果表明:进口倾斜附面... 详细信息

为探究进口附面层形式对轴流压气机叶栅端区流动特性的影响,本文以某高亚声速压气机叶栅为研究对象,基于数值方法对比分析常规和倾斜两种进口附面层形式对叶栅角区分离和叶尖泄漏流流动特性以及总体性能的影响。结果表明:进口倾斜附面层使端区来流的攻角和进口速度增加。在无叶尖间隙时,倾斜附面层能够缩小角区分离的轴向和周向范围,提高扩压能力,相比常规附面层工况,总压损失降低6.3%;1%叶高间隙下,倾斜附面层能够降低叶尖泄漏流相关损失并减少尾迹与主流的掺混损失,总压损失较常规附面层降低15.3%。

关键词：压气机叶栅进口附面层倾斜附面层叶尖泄漏流角区分离

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对转压气机中机匣处理的非定常影响

航空动力学报 2023年第3期38卷 685-697页

作者：郭彦超高丽敏茅晓晨王磊西北工业大学动力与能源学院西安710129 西北工业大学翼型、叶栅空气动力学国家级重点实验室西安710129

为探究不同形式的机匣处理扩稳机理和损失产生区别,以某两级对转压气机(CRAC)为研究对象,通过非定常数值模拟方法开展了自循环机匣处理(SRCT)和轴向槽机匣处理(ASCT)扩稳机理的研究。结果表明:SRCT和ASCT在近失速点均显著提高失速裕度... 详细信息

为探究不同形式的机匣处理扩稳机理和损失产生区别,以某两级对转压气机(CRAC)为研究对象,通过非定常数值模拟方法开展了自循环机匣处理(SRCT)和轴向槽机匣处理(ASCT)扩稳机理的研究。结果表明:SRCT和ASCT在近失速点均显著提高失速裕度和总压比,在峰值效率点附近增加效率损失;机匣处理通过作用于叶顶泄漏流和抑制压力势流减弱转子间动-动干涉效应;机匣处理槽内流场与转子相对位置相关,转子周期性的扫掠机匣处理槽增加了轴向槽内流动的非定常性,机匣处理槽内流动掺混是效率下降的主要原因。

关键词：对转压气机自循环机匣处理轴向槽机匣处理非定常扩稳机理

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二维扩压叶栅流场的数据同化研究

工程热物理学报 2022年第12期43卷 3211-3218页

作者：刘锬韬高丽敏蔡明茅晓晨西北工业大学动力与能源学院西安710129 西北工业大学翼型、叶栅空气动力学国家级重点实验室西安710072

为提高二维扩压叶栅流场的预测精度,构建了一套基于集合卡尔曼滤波方法的适用于扩压叶栅内流流场的数据同化方法,对MAN-GHH扩压叶栅不同工况流场进行了数据同化研究,通过校正流场数值模拟的来流边界条件和S-A湍流模型的系数,获得了与叶... 详细信息

为提高二维扩压叶栅流场的预测精度,构建了一套基于集合卡尔曼滤波方法的适用于扩压叶栅内流流场的数据同化方法,对MAN-GHH扩压叶栅不同工况流场进行了数据同化研究,通过校正流场数值模拟的来流边界条件和S-A湍流模型的系数,获得了与叶栅风洞测量数据高度相符的流场。结果显示:数据同化方法可以使预测偏差减小60%以上;在各种工况,边界条件校正在叶栅流场数值计算中十分必要;对于多数工况,S-A湍流模型预测出的叶片吸力面尾缘分流泡尺寸过大,湍流模型系数修正可以改善流动分离预测效果,提高预测精度;校正后的湍流模型系数呈现一定的规律性。

关键词：扩压叶栅数据同化集合卡尔曼滤波湍流模型

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缝式机匣处理对对转压气机的扩稳机理

航空动力学报 2023年第3期38卷 640-654页

作者：高丽敏王磊茅晓晨郭彦超西北工业大学动力与能源学院西安710129 西北工业大学翼型、叶栅空气动力学国家级重点实验室西安710129

为探索缝式机匣处理在对转压气机中的适用性,采用数值模拟的方法研究了缝式机匣处理对对转压气机气动性能和稳定裕度的影响。通过分析缝式机匣处理对压气机总体性能和叶尖流场的影响,以揭示缝式机匣处理在对转压气机中的扩稳机理。研究... 详细信息

为探索缝式机匣处理在对转压气机中的适用性,采用数值模拟的方法研究了缝式机匣处理对对转压气机气动性能和稳定裕度的影响。通过分析缝式机匣处理对压气机总体性能和叶尖流场的影响,以揭示缝式机匣处理在对转压气机中的扩稳机理。研究表明:缝式机匣处理可以提高对转压气机的失速裕度,机匣处理的轴向位置对对转压气机的气动性能和失速裕度有显著的影响。随着机匣处理的前移,对转压气机峰值效率的亏损逐渐减小,而失速裕度改善程度相差不大。机匣处理缝的抽吸和射流效应减弱了转子R2叶顶通道的堵塞程度,通过抑制叶尖泄漏流和二次泄漏流的发展以推迟失速的发生,进而实现扩稳。此外,缝式机匣处理时可能改变该对转压气机的最先失速级,同时也证明了缝式机匣处理在变工况下扩稳的有效性。

关键词：对转压气机缝式机匣处理扩稳机理轴向位置失速裕度