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不同结构探针对压气机进口级流场及测量结果的影响

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西北工业大学学报 2021年第4期39卷 858-864页

作者：郑光华水飞胡金鑫刘鑫肖华中西北工业大学动力与能源学院陕西西安710129 中国航发湖南动力机械研究所总体研究部湖南株洲412002

采用数值模拟的方法,研究了某涡轴发动机压气机进口级流道中2种不同类型的总压探针和总温探针的测量精度以及这两种探针对流场的影响,分析探针在巡航、最大连续、起飞3个典型工作状态下,探针结构以及安装位置对探针测量结果的影响。研... 详细信息

采用数值模拟的方法,研究了某涡轴发动机压气机进口级流道中2种不同类型的总压探针和总温探针的测量精度以及这两种探针对流场的影响,分析探针在巡航、最大连续、起飞3个典型工作状态下,探针结构以及安装位置对探针测量结果的影响。研究结果表明:发动机进口流量越大,探针的测量误差越大;相较于总温探针,总压探针测量准确度受流量的影响更大;速度均匀度受发动机工况的影响较小,主要与插入的探针结构有关;越靠近支板的总压探针,测量误差越大;探针安装位置对出口处总压损失系数的影响较小。

关键词：压气机进口级总压探针总温探针测量误差速度均匀度总压损失系数

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粒子分离器结构优化对吞雨性能改进研究

哈尔滨工程大学学报 2024年

作者：杨群杰林阿强王家友马佳乐刘高文中国航空发动机集团有限公司沈阳发动机研究所西北工业大学动力与能源学院西北工业大学深圳研究院

本文采用欧拉-拉格朗日多相流粒子追踪模型对某型涡轴发动机粒子分离器进行了数值模拟，利用正交试验设计的原理安排试验并完成了对粒子分离器结构的优化，研究并揭示了粒子分离器结构参数对其分离效果和吞雨性能的影响规律。结果表明... 详细信息

本文采用欧拉-拉格朗日多相流粒子追踪模型对某型涡轴发动机粒子分离器进行了数值模拟，利用正交试验设计的原理安排试验并完成了对粒子分离器结构的优化，研究并揭示了粒子分离器结构参数对其分离效果和吞雨性能的影响规律。结果表明，在干工况条件下，与原型相比，优化后的模型扫气比降低4.3%，总压损失系数降低0.03%；在吞雨工况下，相比于原型，优化后的模型扫气比降低0.97%，总压损失系数降低0.039%，分离效率提高5.5%。本次结构优化基本达到了粒子分离器低总压损失高分离效率的优化要求，并且对粒子分离器吞雨性能有较大的提升。

关键词：涡轴发动机粒子分离器正交试验设计优化设计吞雨扫气比总压损失系数分离效率

1.5级涡轮动叶的非轴对称端壁造型数值研究

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润滑与密封 2024年第1期49卷 113-122页

作者：何振鹏杨成全黎柏春姚连峥赵福星蔡猛中国民航大学航空工程学院天津300300 重庆航天职业技术学院重庆400021 中国民航大学工程技术训练中心天津300300

为探究端壁造型对涡轮动叶气动性能及流场特性的影响,分析非轴对称端壁造型对涡轮转子叶片的压差作用,开展基于非轴对称端壁造型的理论研究,提出一种涡轮动叶轮毂上凸、下凹的造型方案,研究非轴对称端壁造型对涡轮流场二次流损失的影响... 详细信息

为探究端壁造型对涡轮动叶气动性能及流场特性的影响,分析非轴对称端壁造型对涡轮转子叶片的压差作用,开展基于非轴对称端壁造型的理论研究,提出一种涡轮动叶轮毂上凸、下凹的造型方案,研究非轴对称端壁造型对涡轮流场二次流损失的影响。数值模拟分析表明:非轴对称端壁造型对减小横向压差具有重要作用,在动叶轮毂鞍点处进行非轴对称端壁造型,比在通道内造型效果更好;涡轮动叶下端壁不同区间造型可有效降低涡轮动叶通道内的二次流流动损失,使用非轴对称端壁造型方法可有效地减小动叶出口总压损失系数0.1322%。

关键词：涡轮动叶非轴对称端壁造型方法总压损失系数流场特性

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旋流杯结构及进气参数对燃烧性能的影响

推进技术 2020年第3期41卷 605-614页

作者：姜磊熊健肖波王博涵胡宏斌中国科学院工程热物理研究所先进燃气轮机实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 中国航发贵州黎阳航空动力有限公司贵州贵阳550014

为优化旋流燃烧室头部结构、提高其运行性能,针对三种旋流器文氏管和燃料喷嘴的组合结构和两种流通面积的旋流器,开展了常压下以甲烷为燃料的燃烧室性能实验研究。实验结果表明,各头部结构的冷态总压损失系数与来流速度的平方成正比,燃... 详细信息

为优化旋流燃烧室头部结构、提高其运行性能,针对三种旋流器文氏管和燃料喷嘴的组合结构和两种流通面积的旋流器,开展了常压下以甲烷为燃料的燃烧室性能实验研究。实验结果表明,各头部结构的冷态总压损失系数与来流速度的平方成正比,燃料喷嘴插入文氏管的位置过深或过浅都会增大流动阻力,在来流速度9.7m/s条件下,喷嘴处于中等插入位置时总压损失系数降低6%左右;开放空间下,燃料喷嘴的位置越浅越利于火焰稳定,受限条件下这种影响被缩小,并且受限火焰的稳定工作范围明显宽于相同入口条件下的开放火焰;增大旋流器流通面积有利于降低总压损失系数、增强火焰稳定、减轻火焰筒壁面振动幅度,但不利于促进燃料和空气掺混,导致NO和CO的排放浓度都变大;在临近贫油熄火状态时,火焰筒壁面振动幅度加剧,明显高于稳定燃烧时的情况。

关键词：旋流器文氏管燃料喷嘴燃烧室总压损失系数贫油点火极限贫油熄火极限流场

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某压气机静叶基元叶型优化设计及实验

航空动力学报 2020年第3期35卷 510-518页

作者：李晓东钟兢军中国民航大学适航学院天津300300 上海海事大学商船学院上海201306

为了得到更加适合压气机静叶的叶型以降低气动损失,提取了静叶中径处的叶型,通过平面叶栅实验获得了原叶型的损失特性,发现原叶型气动损失较高,需要通过合理匹配设计参数来降低损失。为此,搭建数值优化平台在约束空间内搜寻气动损失更... 详细信息

为了得到更加适合压气机静叶的叶型以降低气动损失,提取了静叶中径处的叶型,通过平面叶栅实验获得了原叶型的损失特性,发现原叶型气动损失较高,需要通过合理匹配设计参数来降低损失。为此,搭建数值优化平台在约束空间内搜寻气动损失更低的叶型,目标函数的构建综合考虑了多个冲角下的总压损失系数以提升叶片的变工况性能。优化结果显示:目标函数值降低了约9%,进一步实验研究发现,在实验涉及的整个马赫数和冲角范围内优化叶型比原叶型具有更低的总压损失系数,设计工况总压损失系数较原型叶型下降了31.3%,提升了叶型在正冲角边界附近的抗失速能力,设计进口马赫数正4°冲角下气流折转角增加1°。通过对实验结果的深入分析,解释了叶型性能提升的机理,对工作在相似环境的叶型设计及多目标优化方向给出了建议。

关键词：多目标优化静叶叶型平面叶栅实验总压损失系数压气机

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前缘加微小平板对压气机叶栅气动性能的影响

工程热物理学报 2020年第4期41卷 891-897页

作者：郭丹阁周洋伟吴毓境黄典贵上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

随着叶轮机械技术的发展,抑制叶栅内流动分离的研究已成为叶轮机械气体动力学的一个重要方向。本文在叶栅翼型NACA 64-A905前缘附近加装微小平板来抑制叶栅流动分离,在不同进口马赫数条件下研究了微小平板长度及安装位置对压气机叶栅气... 详细信息

随着叶轮机械技术的发展,抑制叶栅内流动分离的研究已成为叶轮机械气体动力学的一个重要方向。本文在叶栅翼型NACA 64-A905前缘附近加装微小平板来抑制叶栅流动分离,在不同进口马赫数条件下研究了微小平板长度及安装位置对压气机叶栅气动性能的影响。结果表明:叶栅气动性能对微小平板长度和位置变化十分敏感,在叶栅翼型前缘点吸力面正上方合适位置处加装长度为3%~6%弦长的小平板后,可以有效抑制流动分离,失速工况下叶栅气动性能得到显著提高,总压损失系数最大可降低43.5%;当Ma大于0.6时,流动控制效果减弱,叶栅总压损失系数增大。

关键词：压气机叶栅流动控制气动性能总压损失系数

转子叶尖间隙形状对跨声速轴流压气机性能影响机理分析

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航空发动机 2023年第3期49卷 66-74页

作者：张成烽张国臣徐志晖孙丹刘鹏程沈阳航空航天大学航空发动机学院沈阳110136

为研究转子不同叶尖间隙形状对跨声速轴流压气机性能的影响机理,分别对平行式叶尖间隙进行渐变式和阶梯式改型优化,并利用商业软件NUMECA进行数值模拟。结果表明:对平行式叶尖间隙进行渐变式和阶梯式改型优化后,压气机性能有较大提高,... 详细信息

为研究转子不同叶尖间隙形状对跨声速轴流压气机性能的影响机理,分别对平行式叶尖间隙进行渐变式和阶梯式改型优化,并利用商业软件NUMECA进行数值模拟。结果表明:对平行式叶尖间隙进行渐变式和阶梯式改型优化后,压气机性能有较大提高,改型后0.204-0.408的各类间隙压气机性能优于0.408-0.204间隙的。相比较平行间隙PTC 0.204-0.204,渐变式TTC0.204-0.408和阶梯式STC 0.204-0.408的失速裕度分别提高1.12%和1.61%,峰值效率基本不变,同时近失速工况下的总压比和效率也略有提高。叶尖泄漏涡得到抑制,间隙处的流体低速区明显减小,流动损失减小,流场得到较大改善。转子通道的总压比在85%叶高处明显提高,分别提高了1.01%和3.13%。阶梯式叶尖间隙压气机的静子通道40%叶高处总压损失系数减小达75.4%。对平行式叶尖间隙进行改型处理能够有效提高压气机性能,且阶梯式叶尖间隙比渐变式的对压气机性能提高的效果更加显著。

关键词：叶尖间隙叶尖泄漏流转子失速裕度间隙形状总压比总压损失系数跨声速轴流压气机

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冲击式凹槽叶尖流动换热特性

航空动力学报 2019年第2期34卷 331-340页

作者：皮骏杜旭博孔庆国刘斯童中国民航大学通用航空学院天津300300 中国民航大学航空工程学院天津300300 中国民航大学中欧航空工程师学院天津300300 艾德蒙社区学院美国华盛顿98036

针对冲击式凹槽叶尖的流动换热特性,采用数值模拟方法,详细分析了三种冲击式凹槽结构和三种凹槽助肋结构的间隙泄漏流场、叶尖二次流损失、叶尖总压损失系数和叶尖表面传热系数,同时考虑了助肋位置、数量和凹槽深度的影响。结果表明:叶... 详细信息

针对冲击式凹槽叶尖的流动换热特性,采用数值模拟方法,详细分析了三种冲击式凹槽结构和三种凹槽助肋结构的间隙泄漏流场、叶尖二次流损失、叶尖总压损失系数和叶尖表面传热系数,同时考虑了助肋位置、数量和凹槽深度的影响。结果表明:叶尖凹槽前缘助肋抑制了间隙泄漏涡吸力侧分支,增强了泄漏流在凹槽内的分离流动。同一凹槽深度,双助肋凹槽叶尖的相对总压损失最小,研究范围内减小约13%。冲击式凹槽叶尖增强了泄漏流在凹槽内的掺混流动,减小了泄漏流的动能。同一凹槽深度,冲击式双助肋凹槽叶尖的相对总压损失最小,研究范围内减小约18%。冲击式凹槽叶尖减小了泄漏流在凹槽底面的再附,增大了泄漏流在叶尖突肩壁面的再附,突肩壁面出现高传热系数区域。

关键词：冲击式凹槽叶尖泄漏流二次流损失总压损失系数表面传热系数

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回流燃烧室流动特性试验

航空动力学报 2019年第10期34卷 2081-2090页

作者：翟维阔胡阁彭剑勇金武汤朝伟李建中中国航空发动机集团有限公司湖南动力机械研究所湖南株洲412002 南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

为了揭示有/无燃烧状态下燃烧室热态和冷态流场的特征和流动特性,针对某型回流燃烧室单头部试验件,使用粒子图像测速仪(PIV),测量燃烧室燃烧状态下不同截面处的热态流场,以及没有燃烧状态下不同截面处的冷态流场,探讨不同总压损失系数... 详细信息

为了揭示有/无燃烧状态下燃烧室热态和冷态流场的特征和流动特性,针对某型回流燃烧室单头部试验件,使用粒子图像测速仪(PIV),测量燃烧室燃烧状态下不同截面处的热态流场,以及没有燃烧状态下不同截面处的冷态流场,探讨不同总压损失系数对回流燃烧室热态/冷态流场特征及流动特性的影响。研究表明:随着总压损失系数的增大,冷态条件下各截面流场结构基本保持不变,如射流孔穿透深度、射流角度、回流区位置及大小、流线等基本保持一致,但是各位置点速度大小逐渐增大。热态条件下各截面流场随着总压损失系数增大,流场结构也基本保持不变;相同总压损失系数时,热态流场与冷态流场存在差异,燃油喷射与气流的相对运动将会对燃烧室头部的流场结构造成影响,速度较冷态流动时略微增大。

关键词：回流燃烧室总压损失系数粒子图像测速仪(PIV) 热态流场冷态流场