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封严泄漏流对端壁换热特性的影响机制

工程热物理学报 2024年第8期45卷 2299-2305页

作者：董逸飞李雪英任静清华大学能源与动力工程系北京100084

燃气轮机封严泄漏流对端壁处的流动换热具有显著影响。本文采用经实验验证的三维RANS数值方法,分析了不同泄漏流流量、旋流角和射流角与主流交互作用对端壁换热的影响机制。结果表明,泄漏流质量流量比增大强化了马蹄涡并增强了换热;旋... 详细信息

燃气轮机封严泄漏流对端壁处的流动换热具有显著影响。本文采用经实验验证的三维RANS数值方法,分析了不同泄漏流流量、旋流角和射流角与主流交互作用对端壁换热的影响机制。结果表明,泄漏流质量流量比增大强化了马蹄涡并增强了换热;旋流角增大强化了马蹄涡压力侧分支与马蹄涡吸力侧分支的掺混,导致前缘处的换热增强;射流角增大降低了泄漏流的流向穿透力,增强了叶栅前部换热。该结果有助于封严结构设计及端壁热防护。

关键词：燃气轮机封严泄漏流端壁换热数值模拟

ArF准分子激光器脉冲参数高精度在线测量系统设计与实现

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红外与激光工程 2024年第6期53卷 71-80页

作者：赵万琦江锐冯泽斌许泽郭宁蒋衍朱精果中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院大学北京100049 北京科益虹源光电技术有限公司北京100176

保持激光光源输出能量稳定是光刻的关键环节,需要对深紫外准分子光源脉冲参数进行高精度在线测量。传统的准分子激光器能量测量装置多工作于低重复频率,针对高重频准分子激光器脉冲测量需求,设计了激光脉冲参数在线测量系统,使用峰值保... 详细信息

保持激光光源输出能量稳定是光刻的关键环节,需要对深紫外准分子光源脉冲参数进行高精度在线测量。传统的准分子激光器能量测量装置多工作于低重复频率,针对高重频准分子激光器脉冲测量需求,设计了激光脉冲参数在线测量系统,使用峰值保持电路配合模数转换器实现脉冲能量采集,通过建立并仿真峰值保持电路寄生等效模型,优化了高重频准分子激光脉冲峰值保持电路设计方法。所设计的系统在193nm ArF准分子光源平台上测试,实现了准分子光源脉冲参数的在线提取和能量实时高精度测量。经测试,光源在6kHz频率时,系统能量测量值相对于标准能量计的平均相对误差为0.22%,最大相对误差为0.56%,线性度为99.83%,为光刻深紫外准分子光源脉冲参数在线高精度测量系统的实际应用做了有益探索。

关键词：能量探测在线测量准分子激光脉冲参数线性度

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高压涡轮动叶叶尖非定常气热特性研究

工程热物理学报 2024年第3期45卷 836-844页

作者：尤煜龙丁亮谭智勇中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241 上海商用飞机发动机工程技术研究中心上海200241

本文针对高压涡轮动叶凹槽叶尖流动传热问题开展非定常数值模拟研究。结果表明,TBR模型Time Transformation方法适用于动叶叶尖非定常气热分析。压力侧泄漏流引起的卷吸涡在凹槽底部形成带状高换热系数区,机匣边界层流动使吸力侧肋顶靠... 详细信息

本文针对高压涡轮动叶凹槽叶尖流动传热问题开展非定常数值模拟研究。结果表明,TBR模型Time Transformation方法适用于动叶叶尖非定常气热分析。压力侧泄漏流引起的卷吸涡在凹槽底部形成带状高换热系数区,机匣边界层流动使吸力侧肋顶靠近前缘区域形成局部高换热系数。随着叶尖凹槽深度增加,凹槽内流场低速区域扩大,卷吸涡尺寸也随之增大。相应地,凹槽底部的换热过程减弱,沿压力侧肋分布的带状高换热系数区域范围减小,其位置逐渐远离压力侧肋,并且在特定时刻呈现间断离散的分布特点。不同时刻,2%凹槽深度的叶尖中凹槽底部的平均换热系数相比3%凹槽深度的叶尖升高7.1%~13.5%,相比3.5%凹槽深度的叶尖升高9.6%~21.9%。

关键词：涡轮动叶叶尖非定常流动传热

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涡轮叶片冷气掺混损失计算模型简化方法研究

工程热物理学报 2024年第4期45卷 1001-1006页

作者：王宇林李志刚李军西安交通大学能源与动力工程学院叶轮机械研究所西安710049 先进航空发动机协同创新中心北京100191

本文采用CFD软件ANSYS CFX对某带冷气射流的燃气涡轮高热负荷叶片进行了数值模拟,提出了2种适用于不同情况的单排孔冷却叶片的计算模型简化方法,有效地简化了模型结构、节约了计算成本。该简化思路适用于带叶身气膜冷却直叶片的数值计算... 详细信息

本文采用CFD软件ANSYS CFX对某带冷气射流的燃气涡轮高热负荷叶片进行了数值模拟,提出了2种适用于不同情况的单排孔冷却叶片的计算模型简化方法,有效地简化了模型结构、节约了计算成本。该简化思路适用于带叶身气膜冷却直叶片的数值计算,另外,本文还提供了一种分块结构化网格生成方法。

关键词：气膜冷却计算模型简化分块结构化网格

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高温强余旋非均匀来流条件模拟方法研究

航空动力学报 2024年第8期39卷 27-38页

作者：刘云鹏张举星邸东颜应文南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

针对新一代一体化加力燃烧室进口高温强余旋非均匀进气特点,设计了一种可用于模拟一体化加力燃烧室真实进气条件的高温强余旋非均匀进口流场发生装置,该装置能够模拟真实的一体化加力燃烧室进口来流条件。同时开展了耦合进口马赫数、温... 详细信息

针对新一代一体化加力燃烧室进口高温强余旋非均匀进气特点,设计了一种可用于模拟一体化加力燃烧室真实进气条件的高温强余旋非均匀进口流场发生装置,该装置能够模拟真实的一体化加力燃烧室进口来流条件。同时开展了耦合进口马赫数、温度和余旋角度的不均匀流场数值模拟研究,评估了非均匀来流生成装置设计、测量方法与评价指标的有效性,并通过试验结果验证了数值模拟的准确性。结果表明:数值计算所得余旋角误差在壁面附近约为±2°,这是由于数值计算低估了壁面的耗散作用,而在中心区域则在优于±2°;同样在马赫数不均匀模拟中,在主流区域误差在10%以内;此外在对于温度不均匀性的模拟中,数值仿真表现出了较大的误差,这是因为数值计算中未考虑壁面向外界的传热过程。综合来看,本文所提出的高温强余旋非均匀生成装置可生成用于模拟下一代一体化加力燃烧室进口所面临的真实复杂不均匀进口流场条件,所采用的数值模拟方法可以较为准确地揭示流场非均匀特性。

关键词：一体化加力燃烧室高温强余旋条件非均匀进口流场发生装置非均匀空间分布均匀性评价指标

(Sm_(1-x)Er_(x))_(2)(Zr_(0.7)Ti_(0.3))_(2)O_(7)陶瓷材料的热物理性能研究

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中国稀土学报 2024年第3期42卷 515-521页

作者：牟仁德谢敏张永和王志刚宋希文中国航发北京航空材料研究院航空材料先进腐蚀与防护航空科技重点实验室北京100095 内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010

采用固相合成法制备了(Sm_(1-x)Er_(x))_(2)(Zr_(0.7)Ti_(0.3))_(2)O_(7)(x=0,0.2,0.4)陶瓷材料,研究其物相结构及热物理性能。结果表明:(Sm_(1-x)Er_(x))_(2)(Zr_(0.7)Ti_(0.3))_(2)O_(7)(x=0,0.2,0.4)陶瓷材料均为单一立方烧绿石结构,晶格常数随Er^(3+)掺杂量的增加而降低。掺杂Er_(2)O_(3)可显著降低Sm_(2)(Zr_(0.7)Ti_(0.3))_(2)O_(7)陶瓷材料的热导率,屏蔽热辐射,减缓高温下热导率异常上升的趋势。Er^(3+)部分取代Sm^(3+)导致陶瓷材料的热膨胀系数从11.52 K^(-1)降低到10.89 K^(-1),但仍与YSZ陶瓷材料的热膨胀系数接近,满足热障涂层材料的应用要求。

关键词：热障涂层陶瓷热导率热膨胀系数掺杂锆酸钐

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不同叶高水平的透平叶片气动特性分析

哈尔滨工程大学学报 2024年第8期45卷 1552-1558页

作者：杨长柱范立云张瀚文陈硕陈阳钟主海哈尔滨工程大学动力与能源工程学院黑龙江哈尔滨150001 东方电气集团东方汽轮机有限公司四川德阳618000

为了能够通过CFD手段优化透平叶片气动性能,本文使用雷诺平均方法针对工程上应用的66、44以及22 mm共3种典型叶高水平的透平模型进行了数值模拟,并将计算结果同实验测量结果进行了对比。同时,使用大涡模拟数值方法对22 mm叶高的模型进... 详细信息

为了能够通过CFD手段优化透平叶片气动性能,本文使用雷诺平均方法针对工程上应用的66、44以及22 mm共3种典型叶高水平的透平模型进行了数值模拟,并将计算结果同实验测量结果进行了对比。同时,使用大涡模拟数值方法对22 mm叶高的模型进行非定常计算,得到了与实验结果吻合更好的等熵效率、质量流量等流场宏观参数,在三维流场上透平叶片的叶根与叶顶处的流动更为复杂。研究结果表明:雷诺平均方法可以对66和44 mm叶高的透平模型进行较准确的评估,对于22 mm叶高的透平,只有大涡模拟方法才能够清晰地捕捉到端壁区域紊乱的流动细节。叶片端部区域损失较大,雷诺平均方法处理得到的短叶片端壁区域丢失了流动的脉动细节,导致无法进行准确计算其端壁区域的流动。

关键词：旋转机械透平叶片不同叶片高度大涡模拟雷诺时均纳维斯托克斯方法计算流体力学叶片损失

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基于机器学习的齿轮泵瞬态换热特性研究

工程热物理学报 2024年第9期45卷 2750-2758页

作者：杨世宇林远方徐向华梁新刚清华大学航天航空学院热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

为研究齿轮泵的瞬态换热特性,采用多元线性回归算法构建了齿轮泵的瞬态换热模型,并提出了相应的温度预测模式,避免了复杂的建模过程。对特定时间间隔下齿轮泵出口温度的阶跃响应和余弦响应进行了预测,结果表明仿真与实验的平均相对误差... 详细信息

为研究齿轮泵的瞬态换热特性,采用多元线性回归算法构建了齿轮泵的瞬态换热模型,并提出了相应的温度预测模式,避免了复杂的建模过程。对特定时间间隔下齿轮泵出口温度的阶跃响应和余弦响应进行了预测,结果表明仿真与实验的平均相对误差仅为0.74%~1.67%。进行了温度–流量耦合变化下齿轮泵换热特性的预测,相应的误差均不大于2.68%。对不同时间间隔下温度的阶跃响应进行了预测,结果表明在一定范围内,模型可以较好地预测各个时刻齿轮泵的出口温度。本文提出的方法可以提高热管理系统中驱动部件换热的计算效率,为实际的工程应用提供一定的技术支撑。

关键词：机器学习齿轮泵瞬态换热热容

燃气透平榫头/榫槽装配间隙流动与换热特性研究

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西安交通大学学报 2024年第5期58卷 88-98页

作者：刘钊孙睿樊远航丰镇平西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

为精确设计燃气轮机二次空气系统,针对燃气透平动叶榫头/榫槽间隙内的流动与换热问题开展研究。以燃气透平动叶榫头/榫槽配合面S形间隙结构为研究对象,试验研究了榫头/榫槽装配间隙内的流阻与换热特性,并数值分析了其详细流动结构。首先... 详细信息

为精确设计燃气轮机二次空气系统,针对燃气透平动叶榫头/榫槽间隙内的流动与换热问题开展研究。以燃气透平动叶榫头/榫槽配合面S形间隙结构为研究对象,试验研究了榫头/榫槽装配间隙内的流阻与换热特性,并数值分析了其详细流动结构。首先,采用压力扫描阀和热色液晶测温技术测量了榫头/榫槽内的流阻和努塞尔数分布。然后,利用试验结果对所采用的数值计算方法进行了考核,并进行了网格无关性验证。最后,详细分析了5种雷诺数、5种结构参数榫头/榫槽高度及5种间隙宽度下榫头/榫槽装配间隙结构内部流动与换热特性。结果表明:在试验测量范围内,左侧壁面的平均努塞尔数始终比右侧高10%左右;随着雷诺数的增大,榫头/榫槽装配间隙的阻力损失系数和换热强度均逐渐增大,当雷诺数从15000增大到35000时,平均阻力系数增大了2倍,两侧面整体平均努塞尔数均增大了1.1倍;随着榫头/榫槽装配间隙相对高度的增大,阻力损失系数及壁面努塞尔数均逐渐减小;随着榫头/榫槽装配间隙宽度的增大,试验范围内平均阻力系数增大了30.7%,左右两侧面平均努塞尔数分别增大了95.5%和94.9%。

关键词：榫头/榫槽装配间隙流动特性换热特性