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基于骨架特性的压气机可调叶片模型特性修正

航空动力学报 2024年第7期39卷 196-204页

作者：李斌严红明李方刚曹传军杜辉中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241

基于骨架特性原理,建立压气机可调叶片(VSV)变几何性能模型.介绍了压气机骨架特性处理方法的优点和适用性.基于压气机骨架特性处理方法,开发一种VSV模型修正方法,通过调整流量系数、功系数和损失系数的比例修正系数,实现压气机特性随VS... 详细信息

基于骨架特性原理,建立压气机可调叶片(VSV)变几何性能模型.介绍了压气机骨架特性处理方法的优点和适用性.基于压气机骨架特性处理方法,开发一种VSV模型修正方法,通过调整流量系数、功系数和损失系数的比例修正系数,实现压气机特性随VSV任意角度变化的高精度建模.建立自动优化方法,提高执行效率,减少人工干预.同时,与某型压气机VSV联调试验结果进行对比,相对误差达到小于0.2%的水平,验证了修正方法的正确性和精度;选用比例系数修正特定骨架特性的修正方法,可推广至压气机特性的其他二次影响修正(如雷诺数效应).

关键词：压气机骨架特性可调叶片模型特性修正总体性能仿真

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W元素对单晶合金TLP扩散焊微观组织与性能的影响

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焊接学报 2024年第5期45卷 98-104页

作者：张永志王炜黄钲钦黄佳华中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200240

为了研究W元素在单晶合金TLP扩散焊过程中的作用机制,采用两种自主设计的镍基钎料钎焊DD6单晶高温合金,分析了W元素对焊缝显微组织和高温性能的影响.结果表明,含W钎料在DD6钎焊时的等温凝固过程较缓慢,在1 220℃钎焊120 min后才可完成... 详细信息

为了研究W元素在单晶合金TLP扩散焊过程中的作用机制,采用两种自主设计的镍基钎料钎焊DD6单晶高温合金,分析了W元素对焊缝显微组织和高温性能的影响.结果表明,含W钎料在DD6钎焊时的等温凝固过程较缓慢,在1 220℃钎焊120 min后才可完成等温凝固,不含W钎料所形成的焊缝存在骨架状富Cr,Ni和W的化合物,而添加W元素后焊缝中主要存在块状W,Cr和Ni化合物,钎焊30 min后,不含W钎料所形成的焊缝性能较高,随着钎焊时间的延长,两种钎料的接头高温抗拉强度均明显提升,且含W钎料的提升速率高于不含W钎料,表明在焊缝完成等温凝固后,W元素对焊缝具有明显的强化作用.采用含W钎料的DD6单晶焊缝1 000℃的高温强度可达到639 MPa,约为母材强度指标的90%.

关键词：单晶高温合金 W元素钎焊显微组织高温性能

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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

基于摩擦热效应的刷式密封摩擦副匹配性实验研究

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中国机械工程 2024年第4期35卷 636-645,690页

作者：杨艺潇孙丹兰可心赵欢冯毓钟张杰一沈阳航空航天大学航空发动机学院辽宁省航空宇航推进系统先进测试技术重点实验室沈阳110136 中国航发贵州黎阳航空动力有限公司贵阳550081 中国航空发动机集团有限公司沈阳发动机研究所沈阳110015 中国航空发动机集团有限公司航空发动机动力传输航空科技重点实验室沈阳110015

刷丝与转子涂层相互作用产生的摩擦热效应直接影响刷式密封的密封性能和使用寿命。分析了刷式密封摩擦副之间的摩擦热效应理论,设计搭建了刷式密封摩擦副摩擦热效应实验装置,设计加工了6种不同结构参数与刷丝材料的刷式密封实验件和4种... 详细信息

刷丝与转子涂层相互作用产生的摩擦热效应直接影响刷式密封的密封性能和使用寿命。分析了刷式密封摩擦副之间的摩擦热效应理论,设计搭建了刷式密封摩擦副摩擦热效应实验装置,设计加工了6种不同结构参数与刷丝材料的刷式密封实验件和4种不同涂层材料的摩擦转盘,实验研究了工况参数、结构参数以及不同摩擦副材料对刷式密封摩擦热效应的影响,通过对比分析刷式密封最高温度以及磨损前后摩擦副的磨损形貌及磨损量,获取了刷丝与转子涂层材料的匹配性关系。研究结果表明:刷式密封最高温度会随着摩擦时长的增加先迅速升高后趋于稳定,随着干涉量的增大而升高,干涉量由0.3 mm增大至0.4 mm,刷丝平均最高温升达39.96℃;最高温度随着刷丝束厚度的增加而升高,随着后挡板保护高度的增大而降低;当刷丝材料为钴基高温合金GH605时,最佳转子涂层材料为WC,当刷丝材料为镍基高温合金GH4169时,最佳转子涂层材料为ZrO_(2),此两种匹配材料能够在相同工况下产生较低的摩擦热量,且耐磨性能高于其他匹配材料。

关键词：刷式密封摩擦热效应摩擦副匹配性干涉量

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某型涡扇发动机主燃油系统低频脉动问题分析

航空动力学报 2024年

作者：孙昊博李凌汉刘晓峰中国航空发动机集团有限公司沈阳发动机研究所

针对某型涡扇发动机主燃油系统中存在低频脉动，影响发动机工作安全性的问题，对燃油流路中低频脉动的产生机理进行分析，明确低频脉动的影响因素，从脉动的影响因素出发，结合主燃油系统的工作原理和相关附件、管路装配关系，定位系统... 详细信息

针对某型涡扇发动机主燃油系统中存在低频脉动，影响发动机工作安全性的问题，对燃油流路中低频脉动的产生机理进行分析，明确低频脉动的影响因素，从脉动的影响因素出发，结合主燃油系统的工作原理和相关附件、管路装配关系，定位系统中低频脉动大的原因，并提出一种通过调整活门型孔尺寸抑制低频脉动的改进措施。改进后的活门随发动机开展整机试验验证，试验结果均表明，改进措施合理有效，对低频脉动的抑制效果显著，随着发动机的工作状态点和脉动基准值的变化，脉动幅值可降低5%～84%，大幅提升了发动机主燃油系统的工作可靠性，保证了发动机试车安全。

关键词：涡扇发动机主燃油系统低频脉动活门型孔等增益比

速度扰动对自激振荡火焰流–热–声动态特性影响试验研究

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工程热物理学报 2024年第6期45卷 1615-1624页

作者：金明李原森陆羽笛柳伟杰葛冰臧述升上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 中国航空发动机集团中国航空发动机研究院北京101304

为分析燃烧器入口速度扰动频率对自激振荡燃烧的影响,掌握速度扰动抑制自激振荡燃烧的方法。通过试验研究了速度扰动频率对自激振荡燃烧条件下流–热–声动态特性的影响规律。试验在常温常压下进行,燃烧器入口平均速度u=10.1m/s,速度扰... 详细信息

为分析燃烧器入口速度扰动频率对自激振荡燃烧的影响,掌握速度扰动抑制自激振荡燃烧的方法。通过试验研究了速度扰动频率对自激振荡燃烧条件下流–热–声动态特性的影响规律。试验在常温常压下进行,燃烧器入口平均速度u=10.1m/s,速度扰动幅值u′/u=10%,速度扰动频率范围55~235 Hz。利用光电倍增管和脉动压力传感器测量全局火焰热释放率和脉动压力动态特性,采样率为20 kHz;采用高频PIV测量流场动态特性,采样率为1 kHz。结果表明在自激振荡燃烧条件下,流–热–声不稳定模态频率相同,多物理场耦合驱动自激振荡燃烧;在速度扰动与自激振荡燃烧耦合时,速度扰动频率近似等于自激振荡频率或倍频时,自激振荡燃烧受到抑制,而在其他速度扰动频率下,自激振荡仍占据主导。当受迫燃烧斯特劳哈尔数St_(f)远小于自激振荡燃烧斯特劳哈尔数St时,主燃级射流外剪切层大尺度旋涡仍存在,且旋涡脱落频率仍等于自激振荡频率;而St_(f)近似等于或大于St时,大尺度旋涡随着St_(f)增大而逐渐减少,且旋涡脱落频率等于速度扰动频率。

关键词：自激振荡燃烧受迫燃烧速度扰动频率流动不稳定性热声不稳定性

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中心分级燃烧器流-热-声动态特性实验研究

清华大学学报（自然科学版） 2024年第1期64卷 99-108页

作者：金明陆羽笛李原森柳伟杰葛冰臧述升上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 中国航空发动机集团中国航空发动机研究院北京101304

通过高频粒子图像测速法(particle image velocimetry,PIV)及高速相机、压力传感器、光电倍增管等,研究中心分级燃烧器流-热-声动态特性,揭示了中心分级燃烧器单级旋流和中心分级火焰的流动及热声稳定性的变化规律。结果表明:主燃级为... 详细信息

通过高频粒子图像测速法(particle image velocimetry,PIV)及高速相机、压力传感器、光电倍增管等,研究中心分级燃烧器流-热-声动态特性,揭示了中心分级燃烧器单级旋流和中心分级火焰的流动及热声稳定性的变化规律。结果表明:主燃级为旋流火焰时,预燃级的旋流空气会破坏流场中的回流区,加剧主燃级火焰的不稳定性,而预燃级为旋流火焰时可将主燃级火焰的脉动压力幅值降低76.8%;燃烧热负荷增大导致气流加速膨胀,诱发射流剪切层产生更高强度的旋涡,预燃级与主燃级火焰相互干涉可加速旋涡的耗散,改变了旋涡的脱落频率;与单级旋流火焰相比,主燃级和预燃级火焰干涉区的火焰脉动最剧烈,且主燃级射流外剪切层的大尺度旋涡加剧了主燃级火焰的脉动。

关键词：中心分级燃烧器本征正交分解(proper orthogonal decomposition POD)模态分解流动不稳定性热声不稳定性

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叶尖定时测量误差的高精度实验分析与修正

航空动力学报 2024年第7期39卷 238-249页

作者：蒙一鸣肖志成欧阳华上海交通大学航空发动机研究院上海200240 上海交通大学燃气轮机与民用航空发动机教育部工程研究中心上海200240

叶顶位移的精确测量是叶尖定时(BTT)技术应用于旋转叶片振动模态重构和实时状态监测的基础.设计了一套基于激光位移传感器的高精度BTT标定装置,在实验中直接获取叶顶位移的时域标定数据,并以此确定了转速波动是叶顶位移测量误差的主要... 详细信息

叶顶位移的精确测量是叶尖定时(BTT)技术应用于旋转叶片振动模态重构和实时状态监测的基础.设计了一套基于激光位移传感器的高精度BTT标定装置,在实验中直接获取叶顶位移的时域标定数据,并以此确定了转速波动是叶顶位移测量误差的主要来源之一.在此基础上,提出了局部5阶拟合的转速波动修正方法以提升BTT测量精度,并在标定装置上完成实验验证.结果表明:局部5阶拟合的转速波动修正方法在不同工况下均能有效提高BTT测量准确度.在旋转叶片非线性升转状态下测量误差最高降低90%;在恒定转速条件下误差可以降低38%至63%.将该算法应用在一台单级轴流压气机的实验数据中,修正的误差达0.4mm,有效降低了 BTT技术实时测量叶顶位移量的不确定度.

关键词：叶尖定时叶顶位移转速波动标定装置误差分析

铝锂合金无针搅拌摩擦点焊接头组织演变与强化机制研究

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机械工程学报 2024年第2期60卷 150-158页

作者：褚强杨夏炜李文亚范文龙邹阳帆郝思洁西北工业大学材料学院西安710072 西安航天发动机有限公司西安710100

将2198铝锂合金无针搅拌摩擦点焊作为研究对象,围绕点焊接头微观组织与强化机制开展研究。结果表明,组织细化受连续动态再结晶、应变的几何效应和非连续动态再结晶的共同作用。其中,连续动态再结晶是主要的再结晶机制,同时伴随着剪切织... 详细信息

将2198铝锂合金无针搅拌摩擦点焊作为研究对象,围绕点焊接头微观组织与强化机制开展研究。结果表明,组织细化受连续动态再结晶、应变的几何效应和非连续动态再结晶的共同作用。其中,连续动态再结晶是主要的再结晶机制,同时伴随着剪切织构A/A({111}),B/B({112}),A_(1)*/A_(2)*({111})。焊接过程中析出相同样发生了显著变化,与母材晶体结构呈现半共格/非共格特征的T1相受焊接热循环影响发生粗化或固溶,搅拌区析出相几乎完全固溶,仅观察到少量弥散的与母材晶体共格的β'相,其强化效应明显减弱。无针搅拌摩擦点焊(Probeless friction stir spot welding,P-FSSW)接头非均匀组织特征导致其强化机制由析出强化和形变强化逐渐转变为细晶强化和固溶强化。

关键词：铝锂合金搅拌摩擦点焊微观组织强化机制