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采用平面叶栅模拟压气机动叶叶尖间隙流

航空学报 2002年第1期23卷 69-71页

作者：周正贵吴国钏阮立群南京航空航天大学201教研室江苏南京210016

通过对动叶叶尖进口端壁附面层的性状分析 ,指出采用平面叶栅模拟动叶叶尖间隙流端壁面静止(工况 1 )和仅有端壁面运动 (工况 2 )进口端壁附面层与真实情况的差异。根据转子静止静子转动这一相对运动思想设计出动叶叶尖间隙流实验模型 ... 详细信息

通过对动叶叶尖进口端壁附面层的性状分析 ,指出采用平面叶栅模拟动叶叶尖间隙流端壁面静止(工况 1 )和仅有端壁面运动 (工况 2 )进口端壁附面层与真实情况的差异。根据转子静止静子转动这一相对运动思想设计出动叶叶尖间隙流实验模型 (工况 3)。对上述 3种工况叶片表面静压分布和叶尖间隙流进行了实验测量。实验表明 :工况 3比 2 ,1叶尖间隙泄漏涡生成得早且间隙泄漏流量较大 ;采用无粘叶尖间隙流计算模型 ,在叶片后面部分计算结果与实测值吻合较好。

关键词：压气机转子叶尖间隙流平面叶栅端壁附面层模拟

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轴流压气机失速特性仿真

空军工程大学学报（自然科学版） 2016年第3期17卷 11-17页

作者：宋国兴李军周游天王蔚龙王耀东空军工程大学航空航天工程学院等离子体动力学重点实验室西安710038

对某型低速轴流压气机转子和NASA Rotor 37跨声速转子进行了全通道定常和非定常数值仿真研究,采用了喷管模型和节流阀模型作为出口边界条件来取代常规的边界条件设置方法,分别通过调节计算域出口面积和节流系数的方法改变转子工作状态... 详细信息

对某型低速轴流压气机转子和NASA Rotor 37跨声速转子进行了全通道定常和非定常数值仿真研究,采用了喷管模型和节流阀模型作为出口边界条件来取代常规的边界条件设置方法,分别通过调节计算域出口面积和节流系数的方法改变转子工作状态。计算结果显示:与出口边界采用固定背压值的方法相比,采用喷管模型和节流阀模型能够准确计算转子失速前后各个工况点的流动状态。采用节流阀模型时,通过调节节流系数能够准确地判定转子失速临界点,在继续节流的过程中能够计算出失速时转子通道内失速区的形成与发展情况。研究发现,叶尖区域流动失稳即叶尖局部回流区的出现和扩展在这两型压气机转子的失速过程中起重要作用。其中低速轴流压气机转子全通道非定常计算发现,在失速时转子叶尖部位首先出现两处回流区,且回流区范围随转数增加而扩大,最终形成相对明显的失速团结构。

关键词：压气机转子失速特性全通道数值仿真节流阀模型失速区分析

基于Kriging插值的失谐叶盘气动结构耦合振动特性分析

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中国机械工程 2018年第12期29卷 1405-1413页

作者：杨文军张锴锋王磊袁惠群沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳110136 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室沈阳110136 东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819

以某型航空发动机压气机转子为研究对象,考虑叶盘间动静干涉的影响,对压气机叶盘转子内部的三维流场进行了模拟。通过静频试验引入叶片失谐量,基于Kriging模型完成了耦合界面载荷数据的传递,分析了压气机转子叶片表面非定常气动载荷的... 详细信息

以某型航空发动机压气机转子为研究对象,考虑叶盘间动静干涉的影响,对压气机叶盘转子内部的三维流场进行了模拟。通过静频试验引入叶片失谐量,基于Kriging模型完成了耦合界面载荷数据的传递,分析了压气机转子叶片表面非定常气动载荷的分布规律,并讨论了失谐和气动载荷对压气机转子叶盘系统振动特性的影响。结果表明:压气机叶片受到的气动载荷为非定常脉动压力,主导频率为动静干涉频率f0的倍频;在干涉周期T内,压力面和吸力面气动载荷的变化呈相反趋势,且压力面气动载荷的非定常性明显大于吸力面气动载荷的非定常性;失谐和气动载荷的作用加剧了叶盘系统的振动。研究结果为压气机叶盘转子系统的动力学设计提供了理论依据。

关键词：压气机转子非定常流场气动载荷 Kriging插值失谐振动

快响应PSP应用于旋转叶片测试的挑战与对策

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工程热物理学报 2020年第6期41卷 1350-1358页

作者：彭迪李永增焦灵睿刘应征上海交通大学机械与动力工程学院动力机械与工程教育部重点实验室上海200240 上海交通大学燃气轮机研究院上海200240

压力敏感涂料(PSP)是一种非接触式光学测量方法,用于表面压力场的测量,其具有空间分辨率高、成本低、对流场干扰小等独特优势。近年来发展起来的快响应PSP,其响应频率能达到kHz级或更高,使得对于旋转叶片表面瞬态压力的测量成为可能,但... 详细信息

压力敏感涂料(PSP)是一种非接触式光学测量方法,用于表面压力场的测量,其具有空间分辨率高、成本低、对流场干扰小等独特优势。近年来发展起来的快响应PSP,其响应频率能达到kHz级或更高,使得对于旋转叶片表面瞬态压力的测量成为可能,但同时也存在诸多挑战。其中直升机旋翼测试中主要的问题是大型风洞测试中的光路布置,桨叶运动导致的图像不匹配与模糊以及气动加热导致的温度误差;而在压气机转子测试中,一方面图像模糊和温度误差问题更加严重,同时还存在高温导致的PSP失效与光学窗口受限的困难。本文以上述两个应用为例,深入探讨所面临的挑战与相应的解决方法。

关键词： PSP 寿命法直升机旋翼压气机转子

基于Kriging模型的数据拟合及多场耦合动力学特性分析

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东北大学学报（自然科学版） 2016年第6期37卷 834-838页

作者：杨文军袁惠群赵天宇东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 东北大学理学院辽宁沈阳110819

航空发动机日益向高负荷、高效率和高可靠性的趋势发展,使得多物理场耦合问题越来越受到重视.以某型航空发动机压气机的叶盘系统为研究对象,采用循环对称分析法,建立了其单扇区三维流场和结构模型.考虑前一级静叶尾迹的影响,模拟了压气... 详细信息

航空发动机日益向高负荷、高效率和高可靠性的趋势发展,使得多物理场耦合问题越来越受到重视.以某型航空发动机压气机的叶盘系统为研究对象,采用循环对称分析法,建立了其单扇区三维流场和结构模型.考虑前一级静叶尾迹的影响,模拟了压气机内部的三维流场.基于Kriging模型实现了流场气动、温度载荷向结构场的传递,并讨论了气动、温度、离心力的耦合作用对压气机叶盘系统的疲劳寿命的影响.结果表明:利用Kriging模型进行多场耦合界面载荷数据的传递可以满足多场耦合动力学的计算要求.在低压压气机中,离心力载荷对叶盘系统的变形、应力起到主要作用,气动压强、温度载荷引起的弯曲应力可以抵消一部分离心力载荷引起的弯曲应力,但温度载荷会使得叶盘系统的最大变形增加.

关键词：压气机转子循环对称分析法 Kriging模型多场耦合动力学特性

叶片安装角偏差对动叶性能影响的不确定性研究

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西安交通大学学报 2023年第4期57卷 49-59页

作者：李玉楚武利姬田园西北工业大学动力与能源学院西安710129

为了揭示叶片安装角偏差对压气机性能的影响,基于非嵌入式混沌多项式法结合数值模拟,以NASA Rotor37为研究对象,进行了叶片安装角偏差的不确定性量化分析。在峰值效率工况和近失速工况下,进行气动性能统计分析,获得了不同输出参数的均... 详细信息

为了揭示叶片安装角偏差对压气机性能的影响,基于非嵌入式混沌多项式法结合数值模拟,以NASA Rotor37为研究对象,进行了叶片安装角偏差的不确定性量化分析。在峰值效率工况和近失速工况下,进行气动性能统计分析,获得了不同输出参数的均值、标准差和概率分布,探讨各性能参数与安装角偏差间的相关程度并进行流场分析,深入研究安装角偏差波动对内部流场规律的影响。结果表明:安装角偏差对气动性能的影响程度与所处工况有关,近失速工况下,绝热效率受安装角偏差影响的敏感性更大,绝热效率的相对波动幅度相比较峰值效率工况增加了22.95%;总压比与安装角偏差呈较强线性负相关,绝热效率与安装角偏差呈较强线性正相关;不同工况下流场敏感区域有所不同,峰值效率工况下,激波及波后叶尖间隙泄漏流动轨迹受误差不确定性的影响程度较大;近失速工况下,波后间隙泄漏涡破碎区域和吸力面分离流动对安装角不确定性较为敏感;流场中不同区域的损失受安装角偏差影响程度不同,其中尾缘处的损失对安装角偏差的不确定性最为敏感。

关键词：压气机转子安装角偏差不确定性量化非嵌入式混沌多项式

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基于轮毂静压的非轴对称端壁造型

推进技术 2018年第11期39卷 2608-2614页

作者：唐海兵余又红李钰洁海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033 海军工程大学舰船动力工程军队重点实验室湖北武汉430033

为探究非轴对称端壁减小流动损失的机理,根据非轴对称端壁造型基本原理,提出了一种基于轮毂静压构造非轴对称端壁的方法。以Rotor37为研究对象,采用NUMECA/Auto-Blade和Design3d进行端壁造型和优化,并使用EURANUS流场求解器进行数值计算... 详细信息

为探究非轴对称端壁减小流动损失的机理,根据非轴对称端壁造型基本原理,提出了一种基于轮毂静压构造非轴对称端壁的方法。以Rotor37为研究对象,采用NUMECA/Auto-Blade和Design3d进行端壁造型和优化,并使用EURANUS流场求解器进行数值计算,分析了造型后端壁对压气机转子总体性能的影响。结果表明:基于轮毂静压的非轴对称端壁能有效减小叶片通道的横向压差,抑制气流在吸力面出现过早分离,且叶片表面的压力分布更加均匀,叶片出口总压损失系数降低了8.94%,证实了基于轮毂静压构造非轴对称端壁方法的有效性。

关键词：非轴对称端壁压气机转子轮毂静压端壁造型

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风车状态下转子性能及通道内流动分析

航空动力学报 2020年第7期35卷 1506-1520页

作者：李达鹿哈男潘天宇李秋实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 先进航空发动机协同创新中心北京100191 西华大学流体及动力机械教育部重点实验室成都610039

为探究低展弦比压气机转子在风车状态下由压气机模式向涡轮模式转化过程中性能、内部流场结构以及气动损失的演化过程,提出了一种基于叶片和流体间能量传递的简化数值计算方法,以获得某转速下的风车状态临界流量点。在数值模拟的基础上... 详细信息

为探究低展弦比压气机转子在风车状态下由压气机模式向涡轮模式转化过程中性能、内部流场结构以及气动损失的演化过程,提出了一种基于叶片和流体间能量传递的简化数值计算方法,以获得某转速下的风车状态临界流量点。在数值模拟的基础上,重点对比了同一转速线上压气机工况点(小流量工况)、风车临界点和涡轮工况点下叶尖泄漏损失的演化机制,同时探究了叶片通道内流动分离的演化过程。结果显示,随着转速的增加,转子风车状态临界流量呈现近似线性的变化趋势。而同转速下随流量增大,叶尖泄漏流从吸力面流向压力面,并与压力面上的低能量流体进行掺混,造成了流动堵塞。同时,从压气机模式转向涡轮模式的过程中,叶尖区域的流动分离从吸力面分离转变为压力面分离,随后分离强度和尺寸逐渐增大,造成的气动损失显著增加;而在轮毂区域,流动分离始终保持吸力面分离,其分离尺度沿径向有所发展。

关键词：风车状态气动性能流场结构风车临界点压气机转子

船用发动机轴流式电辅助涡轮增压器的探索研究

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推进技术 2020年第11期41卷 2577-2586页

作者：滕瀚吴宛洋钟兢军大连海事大学轮机工程学院辽宁大连116026 上海海事大学商船学院上海201306

为了解决由于降速航行所导致的废气涡轮增压器不能正常工作的问题,船舶发动机通常采用辅助鼓风机来进行补充扫气,以提升船舶在低速状态下的操纵性并降低排放。回顾了电辅助涡轮增压器的研究情况,总结了研究团队在船用发动机轴流式电辅... 详细信息

为了解决由于降速航行所导致的废气涡轮增压器不能正常工作的问题,船舶发动机通常采用辅助鼓风机来进行补充扫气,以提升船舶在低速状态下的操纵性并降低排放。回顾了电辅助涡轮增压器的研究情况,总结了研究团队在船用发动机轴流式电辅助涡轮增压器方面开展的一系列探索研究和优化设计工作。从控制间隙流动,进一步提高增压器性能的角度出发,探究了轴对称端壁及叶尖小翼对电辅助涡轮增压器气动性能的影响及其作用机制。最后,讨论了船用发动机轴流式电辅助涡轮增压器在未来研究中存在的问题和挑战。

关键词：电辅助涡轮增压器轴对称端壁叶尖小翼压气机转子优化设计