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基于肋条切除的尖区旋涡演化调控研究

工程热物理学报 2024年第5期45卷 1314-1323页

作者：陈凯来张伟昊王宇凡蒋首民陈云马广健北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191 中国航发沈阳发动机研究所沈阳110015

叶尖端区各种旋涡的演化对涡轮气动性能有较大影响,本文采用数值模拟的方法,通过肋条部分切除的方式对尖区旋涡的控制进行了研究。结果表明:切除前缘吸力侧肋条使泄漏流与通道涡掺混,能延迟泄漏涡的形成并抑制通道涡在下游的发展,涡轮... 详细信息

叶尖端区各种旋涡的演化对涡轮气动性能有较大影响,本文采用数值模拟的方法,通过肋条部分切除的方式对尖区旋涡的控制进行了研究。结果表明:切除前缘吸力侧肋条使泄漏流与通道涡掺混,能延迟泄漏涡的形成并抑制通道涡在下游的发展,涡轮级效率有小幅提升;切除尾缘吸力侧肋条使凹槽腔内流体卷入泄漏涡,能补充泄漏涡的动量从而减小泄漏涡的破碎损失,涡轮级效率提升明显。

关键词：轴流涡轮泄漏流动肋条切除旋涡控制

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雷诺数对高负荷低速涡轮性能影响的试验研究

测控技术 2024年第2期43卷 74-79页

作者：张天龙陈强赵展蒋首民丁健张凯中国航发沈阳发动机研究所叶轮机试验研究室辽宁沈阳110015 西安交通大学能源与动力工程学院陕西西安710049

为了研究雷诺数对高负荷低压低速涡轮性能的影响规律,以某双级高负荷低压低速涡轮为研究对象,在涡轮部件试验器上开展了变雷诺数试验研究。控制其他相似参数保持一致,通过来流节流、出口引射的方式改变涡轮内雷诺数水平。共采集了6个雷... 详细信息

为了研究雷诺数对高负荷低压低速涡轮性能的影响规律,以某双级高负荷低压低速涡轮为研究对象,在涡轮部件试验器上开展了变雷诺数试验研究。控制其他相似参数保持一致,通过来流节流、出口引射的方式改变涡轮内雷诺数水平。共采集了6个雷诺数状态下的气动参数,分析了雷诺数对涡轮总特性及测量截面流场参数的变化规律。结果表明,该涡轮效率随着雷诺数的降低而显著降低,研究雷诺数范围内,效率降低了2.8%;在低雷诺数下,第二级导叶通道涡、尾缘涡等涡系尺度及强度均发展壮大,气动损失增加;第二级动叶轮周功减小,做功能力损失6.3%。

关键词：雷诺数低速涡轮试验气动性能

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考虑结构重量的部分冠涡轮泄漏流动控制研究

工程热物理学报 2023年第10期44卷 2696-2704页

作者：黄东铭张伟昊王宇凡蒋首民陈云王鹏北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191 中国航发沈阳发动机研究所沈阳110015

本文对某型部分冠低压涡轮叶冠泄漏流动的流动特征和损失进行了分析,探讨了部分冠容腔内的损失机理,对部分冠叶冠结构进行了气动优化和结构减重两个阶段的优化设计,分析了气动优化设计前后流动和损失的变化。结果表明叶冠容腔出口腔内... 详细信息

本文对某型部分冠低压涡轮叶冠泄漏流动的流动特征和损失进行了分析,探讨了部分冠容腔内的损失机理,对部分冠叶冠结构进行了气动优化和结构减重两个阶段的优化设计,分析了气动优化设计前后流动和损失的变化。结果表明叶冠容腔出口腔内存在严重的主流入侵现象与周向泄漏;由此引发的掺混损失使得出口腔内的损失最为显著,占叶冠容腔总损失的80%;优化后的叶冠缘板结构能够有效消除周向泄漏,抑制主流入侵从而提升涡轮级性能0.54%;合理设计叶冠结构可以实现相比原型部分冠减重6.1%的同时提升0.48%涡轮级效率。

关键词：部分冠涡轮叶冠结构泄漏流泄漏损失

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凹槽叶顶冷气射流对涡轮叶尖泄漏流动的影响

工程热物理学报 2021年第3期42卷 619-625页

作者：王宇凡张伟昊邹正平曹霞陈云蒋首民北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191 北京航空航天大学航空发动机研究院北京100191 中国航发沈阳发动机研究所沈阳110015

涡轮叶尖泄漏流动对涡轮通道内流动损失有着显著影响,叶顶冷气射流对控制叶尖泄漏流动和改善涡轮叶尖气热性能有重要意义。本文利用数值模拟方法,研究了叶顶冷气喷射位置和喷射流量对高压涡轮凹槽叶顶间隙泄漏流动控制的影响。文中重点... 详细信息

涡轮叶尖泄漏流动对涡轮通道内流动损失有着显著影响,叶顶冷气射流对控制叶尖泄漏流动和改善涡轮叶尖气热性能有重要意义。本文利用数值模拟方法,研究了叶顶冷气喷射位置和喷射流量对高压涡轮凹槽叶顶间隙泄漏流动控制的影响。文中重点分析了泄漏流动结构及涡轮气动效率的变化,探讨了冷气对刮削涡这一间隙内主控流动结构演化的影响。研究表明,冷气孔位置的变化对间隙内刮削涡的演化造成了一定影响,但并未造成涡轮整体效率的较大变化;而冷气喷射流量不仅影响到刮削涡结构演化,而且导致了涡轮级效率近0.5%的变化。

关键词：涡轮叶顶冷气凹槽叶顶叶尖泄漏气动性能

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融合相似性原理的涡轮叶型流场预测方法研究

力学学报 2023年第11期55卷 2647-2660页

作者：郭振东成辉陈云蒋首民宋立明李军丰镇平西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 中国航发沈阳发动机研究所沈阳110015

计算流体力学(CFD)方法是涡轮叶片等设计阶段性能评估的重要手段.然而,基于CFD的数值仿真方法通常比较耗时,难以满足涡轮叶型设计阶段快速迭代的需求.为实现快速性能评估并克服纯数据驱动预测模型泛化能力不足的问题,受到物理增强的机... 详细信息

计算流体力学(CFD)方法是涡轮叶片等设计阶段性能评估的重要手段.然而,基于CFD的数值仿真方法通常比较耗时,难以满足涡轮叶型设计阶段快速迭代的需求.为实现快速性能评估并克服纯数据驱动预测模型泛化能力不足的问题,受到物理增强的机器学习思路的启发,将相似性原理与深度学习模型相结合,提出了一种泛化能力强的涡轮叶型流场预测新方法.以涡轮叶片表面等熵马赫数分布预测为例,提出采用相似性原理对叶型几何变量和气动参数进行归一化,进而在归一化参数空间构建训练样本集与深度学习预测模型,由此建立统一的流场预测模型,对几何尺寸、边界条件差异较大的叶型气动性能进行评估.在完成模型训练后,对归一化条件下不同工况/不同形状叶型的流场、真实环境下不同工况/不同尺寸叶型的流场以及GE-E3低压涡轮不同截面叶型的流场进行预测,结果表明预测结果的分布曲线与CFD评估结果吻合良好,平均相对误差在1.0%左右,由此验证了所提出的融合相似性原理的流场预测模型的精度与泛化能力.

关键词：深度学习流场预测物理增强的机器学习相似性原理数据驱动模型气动分析

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大扩张角涡轮过渡段非定常流动数值仿真

航空发动机 2019年第5期45卷 36-41页

作者：蒋首民张海华王雷陈云马广健中国航发沈阳发动机研究所沈阳110015 海装沈阳局沈阳110031

为进一步减小涡轮过渡段流动损失,深入了解涡轮过渡段中的非定常损失机理,开展了大扩张角过渡段研究。在过渡段的非定常流动机理研究中,过渡段进口流场的最显著特点是:转子泄漏涡、通道涡和尾迹。采用数值方法对大扩张角涡轮过渡段进行... 详细信息

为进一步减小涡轮过渡段流动损失,深入了解涡轮过渡段中的非定常损失机理,开展了大扩张角过渡段研究。在过渡段的非定常流动机理研究中,过渡段进口流场的最显著特点是:转子泄漏涡、通道涡和尾迹。采用数值方法对大扩张角涡轮过渡段进行3维非定常数值仿真。结果表明:支板尾缘部分的静压波动小于支板前缘部分的;高压涡轮静子尾迹被转子切割后进入转子通道中向下游传播并在过渡段内形成尾迹通道,尾迹在过渡段内的时空演化是过渡段内损失的主要来源;过渡段支板表面负荷分布发生明显的周期性变化,支板表面承受较强的非定常力,在过渡段设计中必须考虑。

关键词：非定常流动大扩张角涡轮过渡段涡系结构航空发动机

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变几何涡轮端部间隙对涡轮性能影响研究

变几何涡轮端部间隙对涡轮性能影响研究

第六届中国航空科学技术大会

作者：刘日晨蒋首民王鹏陈云中国航发沈阳发动机研究所

为了探究可调导叶端部间隙对于变几何涡轮在不同工况下对于涡轮的影响,得到了不同可调导叶旋转角度下导叶端部间隙的变化情况,采用数值模拟方法对发动机大、小涵道比两个状态下变几何涡轮稳态性能进行分析,同时针对变几何端部间隙特点,... 详细信息

为了探究可调导叶端部间隙对于变几何涡轮在不同工况下对于涡轮的影响,得到了不同可调导叶旋转角度下导叶端部间隙的变化情况,采用数值模拟方法对发动机大、小涵道比两个状态下变几何涡轮稳态性能进行分析,同时针对变几何端部间隙特点,研究得到了导叶端部有、无间隙及变间隙下涡轮出口气流角、流通能力、效率的变化趋势。结果表明:在不同状态下可调导叶的叶栅内部流动、表面负荷分布及动叶的来流气流角存在一定差异。针对所研究涡轮,相较于无端部间隙涡轮,端部间隙带来涡轮泄漏损失增大,不同状态涡轮换算流量上升0.4%～0.5%,效率下降0.5%～0.7%;增大前缘端部间隙带来涡轮流通能力下降,增大尾缘端部间隙带来涡轮流通能力上升,前缘端部间隙变化对于涡轮效率影响较大,建议在结构设计时控制前缘端部间隙以保障涡轮性能。

关键词：变几何涡轮端部间隙可调导叶气动性能

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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大涵道比发动机涡轮过渡段气动改型设计

航空发动机 2015年第4期41卷 18-23页

作者：郭泽润蒋首民孔庆国周琨中国航天科工集团31研究所高超声速冲压发动机技术重点实验室北京100074 北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

大涵道比发动机的发展对涡轮过渡段设计提出了更高的要求。依据涡轮过渡段设计流程的5个步骤对某大涵道比发动机过渡段进行气动设计,并且对原型进行3维校核分析。总结过渡段内流动的特点,在原型的基础上进行改型设计。结果表明:通过控... 详细信息

大涵道比发动机的发展对涡轮过渡段设计提出了更高的要求。依据涡轮过渡段设计流程的5个步骤对某大涵道比发动机过渡段进行气动设计,并且对原型进行3维校核分析。总结过渡段内流动的特点,在原型的基础上进行改型设计。结果表明:通过控制流向面积分布规律能够确定过渡段沿流向的压力分布,选择合理的流向面积分布规律形式、改变过渡段流道型线的曲率能够改善当地的局部流动,获得更好的设计。改型设计消除了原型设计中存在的流动分离,并且减小了二次流损失,增大了过渡段的总压恢复系数。

关键词：涡轮过渡段气动设计流动分离二次流大涵道比发动机

基于氮化物结构与加氢行为关系设计重油加氢脱氮催化剂

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化工进展 2024年第5期43卷 2436-2448页

作者：丁思佳蒋淑娇杨占林彭绍忠蒋乾民中石化(大连)石油化工研究院辽宁大连116045 中国石油大学(北京)化学工程与环境学院北京102249

氮化物分子的结构随着油品馏程增加呈规律性变化,氮化物结构与加氢行为之间的关系是重油加氢脱氮催化剂设计的重要指导理论。本文采用量子化学理论计算的方法研究碱性氮化物和非碱性氮化物的理化性质与反应行为随氮化物结构的变化规律... 详细信息

氮化物分子的结构随着油品馏程增加呈规律性变化,氮化物结构与加氢行为之间的关系是重油加氢脱氮催化剂设计的重要指导理论。本文采用量子化学理论计算的方法研究碱性氮化物和非碱性氮化物的理化性质与反应行为随氮化物结构的变化规律。研究发现,随着氮化物中共轭芳环数目的增加:氮化物吸附能力增强,且吸附过程中电荷转移能力也随之增强,氮化物的平躺吸附逐渐占优势;C—N键通过低活化能的消去路径断裂的难度增加,只能通过高活化能的取代反应路径实现断裂,这就要求与氮化物相邻芳环在C—N键断裂前必须充分得到加氢饱和。高氢解能力催化剂加氢产物中剩余氮化物以含有多环芳烃的氮化物为主,而高加氢饱和能力催化剂加氢产物剩余氮化物中含有更多的双环氮化物,加氢实验结果说明了具有高氢解能力的加氢催化剂更有利于轻质油品中氮化物的脱除,而具有高加氢饱和能力的催化剂更有利于重质油品中氮化物的加氢脱除。

关键词：重油加氢氮化物结构量子化学催化剂