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叶片吸力侧反曲率设计对流道内激波强度影响的研究

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节能技术 2013年第5期31卷 404-408页

作者：王宇峰温风波王松涛陈绍文哈尔滨工业大学发动机气体动力研究中心黑龙江哈尔滨150001

现代航空燃气轮机负荷升高,流道内马赫数提高,激波损失增大,流动熵增增加,气动效率下降,能量损失增加。在大功率高负荷航空燃气轮机中,激波对气动性能影响更加明显。本文对某型航空发动机涡轮叶型进行了改型设计,分析了在不同出口马赫... 详细信息

现代航空燃气轮机负荷升高,流道内马赫数提高,激波损失增大,流动熵增增加,气动效率下降,能量损失增加。在大功率高负荷航空燃气轮机中,激波对气动性能影响更加明显。本文对某型航空发动机涡轮叶型进行了改型设计,分析了在不同出口马赫数条件下激波的结构,研究了通过控制激波强度以减小叶型损失的方法。研究发现,吸力侧带有反曲率弧段的叶型对于控制激波强度、减少能量损失作用明显。

关键词：激波强度反曲率设计气动能量损失

爆炸激波管内爆破片破裂机制对激波传播特性的影响

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清华大学学报(自然科学版) 2025年第1期65卷 152-164页

作者：宋舆涵陈祥峰杨昕宇刘小勇付明李亚运中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室合肥230026 清华大学合肥公共安全研究院灾害环境人员安全安徽省重点实验室合肥230601 清华大学安全科学学院北京100084 交通运输部水运科学研究院安全与应急技术研究中心北京100088

为研究爆炸激波管内爆破片非理想破裂机制及其对管道内激波传播特性的影响,在13 m长的爆炸激波管内进行了不同爆炸强度条件下的爆破片破裂实验。采用高速应变和动压采集法获得了爆破片不同开口率对应的破裂时间及压力峰值,并使用高速摄... 详细信息

为研究爆炸激波管内爆破片非理想破裂机制及其对管道内激波传播特性的影响,在13 m长的爆炸激波管内进行了不同爆炸强度条件下的爆破片破裂实验。采用高速应变和动压采集法获得了爆破片不同开口率对应的破裂时间及压力峰值,并使用高速摄像和纹影法观测了不同开口率的爆破片破裂对下游激波传播的影响。高速应变及超压实验结果表明,爆破片的破裂过程经历了裂尖形成期、花瓣演化期和塑性完成期3个不同阶段。裂尖形成期主导了驱动段内压力变化速率的变化,而花瓣演化期和塑性完成期则决定了激波管其余位置的超压峰值。通过激波流动理论分析,提出了爆破片不同开口率对应的下游管道Mach数差值的半经验模型。结合入射激波衰减率阐明了实验段内入射激波衰减过程,并构建了量化激波传播模型。结合刚体定轴偏转理论,基于Drewry模型,建立了适用于瞬时爆炸载荷下爆破片破裂角度的高精度预测模型,模型预测误差率从32.59%下降到6.31%。该研究为揭示爆破片非理想破裂效应下管道内流场的演化规律提供了实验与理论依据,有助于提高爆炸激波管等爆炸模拟装置的安全性和可靠性。

关键词：爆炸激波管爆破片破裂氢氧爆轰激波强度

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斜激波极值规律的边界层影响

航空学报 2019年第12期40卷 72-82页

作者：温浩史爱明鄢荣西北工业大学航空学院NPU-Duke空气动力与气动弹性联合实验室

采用边界层理论与斜激波/膨胀波精确算法,建立一种结合Eckert参考温度法和Illingworth-Stewartson变换法优势的边界层权重算法,用于研究超声速黏性楔面边界层位移厚度对斜激波极值规律的影响。分别应用层流NavierStokes方程和湍流Navier... 详细信息

采用边界层理论与斜激波/膨胀波精确算法,建立一种结合Eckert参考温度法和Illingworth-Stewartson变换法优势的边界层权重算法,用于研究超声速黏性楔面边界层位移厚度对斜激波极值规律的影响。分别应用层流NavierStokes方程和湍流Navier-Stokes方程的CFD解算器对边界层新模型进行了算例精度评估。在来流马赫数为1.2~2.4和楔面角为3°~20°的范围内,压强比的相对误差小于0.1%。计入层流与湍流边界层影响的理论模型研究表明,边界层影响使得最优马赫数增加;对于层流边界层,最优马赫数增量约为0.001 5~0.003 3;对于湍流边界层,最优马赫数增量约为0.002 8~0.006 1。

关键词：斜激波边界层厚度激波强度超声速楔面流动激波模型

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斜激波总压损失率极小值理论解与物理意义

航空学报 2018年第12期39卷 149-158页

作者：史爱明 Earl HDOWELL 西北工业大学航空学院NPU-Duke空气动力与气动弹性联合实验室西安710072 杜克大学普拉特工学院NPU-Duke空气动力与气动弹性联合实验室达勒姆277080300

以法向马赫数作为激波强度表征量,对斜激波关系式进行重新推导,得到了穿过激波总压损失率极小值的理论解。控制方程表达式为激波角对物面角的线性函数。依据斜激波总压损失率极小值解析公式,首先,绘制了针对超声速流总压损失率应用的楔... 详细信息

以法向马赫数作为激波强度表征量,对斜激波关系式进行重新推导,得到了穿过激波总压损失率极小值的理论解。控制方程表达式为激波角对物面角的线性函数。依据斜激波总压损失率极小值解析公式,首先,绘制了针对超声速流总压损失率应用的楔形角-激波角-马赫数的斜激波效率图。其次,通过生成斜激波三维总压损失率等值线图,呈现了总压损失率在楔形角-激波角-特征马赫数空间上的分布规律。此外,利用斜激波效率图,揭示了等总压损失率条件下马赫数与激波角的对称双解现象。

关键词：激波马赫数激波强度总压损失率斜激波效率图

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跨音速透平叶栅尾缘劈缝射流的数值研究

动力工程学报 2018年第2期38卷 92-97页

作者：姚世传陈榴轩笠铭施鎏鎏戴韧上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

采用Spalart-Allmaras(S-A)湍流模型对跨音速导叶尾缘劈缝射流的定常流动结构进行了模拟分析,研究不同尾缘射流压比对尾缘激波结构与强度、尾迹形态、各种能量损失的影响规律.结果表明:劈缝射流可以减小尾迹宽度与低速峰值,降低尾缘燕... 详细信息

采用Spalart-Allmaras(S-A)湍流模型对跨音速导叶尾缘劈缝射流的定常流动结构进行了模拟分析,研究不同尾缘射流压比对尾缘激波结构与强度、尾迹形态、各种能量损失的影响规律.结果表明:劈缝射流可以减小尾迹宽度与低速峰值,降低尾缘燕尾波的强度,射流对压力面侧激波的削弱作用更大;射流使燕尾波的形成位置更接近尾缘,导致燕尾波张角增大;射流可以降低叶栅的总动能损失,压比对激波损失和尾迹损失的影响更明显,但对边界层损失的影响较小;根据叶栅出口的状态可知,存在一个最佳的射流压比.

关键词：跨音速透平尾缘劈缝激波强度尾迹形态气动性能

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叶片顶端跨音速叶型的气动性能分析与优化

动力工程学报 2021年第10期41卷 842-848,858页

作者：刘颖超陈榴戴韧杨其国上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

应用流动计算分析软件CFX,对某大型汽轮机末级动叶顶部截面叶型的跨音速流动进行了数值模拟研究,分析叶栅中激波结构特征和流动损失机理。采用3阶Bezier曲线表达叶型中弧线,2阶与3阶Bezier曲线组合表达叶型厚度分布,结合Kriging代理模... 详细信息

应用流动计算分析软件CFX,对某大型汽轮机末级动叶顶部截面叶型的跨音速流动进行了数值模拟研究,分析叶栅中激波结构特征和流动损失机理。采用3阶Bezier曲线表达叶型中弧线,2阶与3阶Bezier曲线组合表达叶型厚度分布,结合Kriging代理模型优化叶型,改善气动性能。结果表明:末级动叶顶部截面叶型气动损失主要与激波强度及其反射位置有关;叶型优化后,叶栅内激波强度减弱,相比原叶型,激波损失减少约32%,同时削弱了激波对边界层的影响,边界层损失降低约17%;优化叶型总压损失下降24%,气动性能明显提高。

关键词：跨音速叶栅激波强度气动损失优化设计

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跨音速透平叶栅尾缘劈缝射流气动性能分析

热能动力工程 2018年第6期33卷 48-54页

作者：姚世传陈榴轩笠铭戴韧上海理工大学能源与动力工程学院

基于定常RANS方程,采用Spalart-Allmaras（S-A）湍流模型,数值模拟某跨音速导叶尾缘劈缝射流的定常流动结构,分析尾缘劈缝射流对尾缘激波结构、尾迹流动特性及叶栅气动性能的影响。研究表明：开缝射流显著降低尾缘压力面侧燕尾波强度,... 详细信息

基于定常RANS方程,采用Spalart-Allmaras（S-A）湍流模型,数值模拟某跨音速导叶尾缘劈缝射流的定常流动结构,分析尾缘劈缝射流对尾缘激波结构、尾迹流动特性及叶栅气动性能的影响。研究表明：开缝射流显著降低尾缘压力面侧燕尾波强度,并使激波在相邻叶片吸力面入射点向上游移动;当叶栅出口马赫数小于1.35时射流使吸力面燕尾波强度减弱,而达到1.35后射流使该侧激波强度增大;在不同出口马赫数下射流均能降低叶栅动能损失。

关键词：跨音速叶栅尾缘劈缝激波强度尾迹气动性能

脉冲辐照下三维多向碳纤维编织复合材料热激波的实验研究

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实验力学 2005年第1期20卷 30-36页

作者：林鹏王肖钧彭常贤谭红梅中国科学技术大学中科院材料力学行为和设计重点实验室合肥230027 西北核技术研究所西安710024

在“闪光二号”脉冲电子束加速器上,采用自行研制的保护环式石英压电传感器,对三维多向碳纤维编织复合材料的热激波传播特性开展了实验研究。结果表明: (1)在电子束能注量为382J/cm2 ~953J/cm2范围内,三维编织复合材料的热激波应力峰值... 详细信息

在“闪光二号”脉冲电子束加速器上,采用自行研制的保护环式石英压电传感器,对三维多向碳纤维编织复合材料的热激波传播特性开展了实验研究。结果表明: (1)在电子束能注量为382J/cm2 ~953J/cm2范围内,三维编织复合材料的热激波应力峰值在 97~406MPa之间,只是相同能注量下Ly-12铝的 8%左右,这表明该材料具有良好的衰减热激波的性能; (2)三维编织复合材料中的热激波,其波速较低(大约为 2. 78~3. 45km/s),只是Ly-12铝的 0. 4倍左右,其波形上升时间也比Ly-12铝的大; (3)热激波强度和能注量间近似有线性关系,但烧蚀质量却随能注量增加而增加,当能注量足够高时,质量亏损面密度几乎以指数方式增加。

关键词：实验研究热激波碳纤维脉冲辐照多向三维编织复合材料电子束加速器压电传感器自行研制传播特性应力峰值上升时间线性关系激波强度质量亏损面密度闪光

二维超音速混合层中小激波的存在及其对流场结构的影响

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中国科学（A辑） 2001年第5期31卷 439-444页

作者：曹伟周恒天津大学力学系天津300072

在二维超音速混合层入口处引入T S波及其亚谐波 ,对扰动的空间演化进行了数值模拟 .研究了由扰动引发的小激波 (shocklet)的强度与入口处扰动幅值的关系 .分析了激波前后扰动速度剖面的变化 ,发现小激波的存在对扰动速度剖面有显著影响。

关键词：超音速混合层小激波激波强度扰动幅值扰动速度剖面激波位置不可压缩流流场