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基于高空模拟试车台大口径套筒式柱塞阀流动特性分析

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机床与液压 2024年第14期52卷 187-194页

作者：李浩东张健平张松但志宏伍相全王韬竣西南科技大学制造科学与工程学院四川绵阳621010 中国航空发动机集团有限公司四川燃气涡轮研究院四川绵阳621703

为了准确描述大口径套筒式柱塞阀内速度、压力和流阻系数的变化规律,通过Fluent软件模拟开度、压比对套筒式柱塞阀流动特性的影响。结果表明:阀内速度和压力都沿着阀芯轴线对称分布,当开度增加时,轴向射流汇集区速度增大,出口速度随之增... 详细信息

为了准确描述大口径套筒式柱塞阀内速度、压力和流阻系数的变化规律,通过Fluent软件模拟开度、压比对套筒式柱塞阀流动特性的影响。结果表明:阀内速度和压力都沿着阀芯轴线对称分布,当开度增加时,轴向射流汇集区速度增大,出口速度随之增大,速度均匀性降低,节流窗口处气流压力减小,轴向压力趋于均匀,流阻系数随开度增加先迅速减小后趋于稳定;当压比增大时,进口速度先保持不变而后不断减小,存在临界压比,速度和压力逐渐趋于均匀,压比越大流阻系数下降越显著。

关键词：大口径套筒式柱塞阀流动特性开度压比

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影响流量管流量系数的因素分析

测控技术 2024年第1期43卷 9-18页

作者：马宏伟屈冬平张志宏北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学航空发动机研究院航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191 航空工业江西洪都航空工业集团有限责任公司江西南昌330024 中国航发四川燃气涡轮研究院高空模拟技术重点实验室四川绵阳621703

对某航空发动机整机试验装置的流量管三维流场进行数值模拟,通过布置虚拟测点,建立流量管虚拟试验校准和测量的仿真方法,研究流量管流量系数获取方法、校准试验测试布局,分析来流雷诺数、壁面粗糙度、流量管圆度对流量系数的影响。结果... 详细信息

对某航空发动机整机试验装置的流量管三维流场进行数值模拟,通过布置虚拟测点,建立流量管虚拟试验校准和测量的仿真方法,研究流量管流量系数获取方法、校准试验测试布局,分析来流雷诺数、壁面粗糙度、流量管圆度对流量系数的影响。结果表明,附面层位移厚度法和校准试验法获取的流量系数接近。在同一流向布置测量截面,流量系数随流量管内雷诺数的减小而减小,随流量管壁面粗糙度的增大而减小;低雷诺数工况下,流量系数对粗糙度变化不敏感。对于低雷诺数工况或者在流量管壁面粗糙度较大时,应采用附面层位移厚度法或校准试验法获取流量系数。流量系数对流量管圆度的变化不敏感,建议采用校准试验方法获得有变形的流量管的流量系数。尽量采用校准试验法获取流量管宽雷诺数范围的流量系数,采用实际测量工况下的雷诺数对应的流量系数,修正流量管测量数据,才可保证流量管测量精度。

关键词：流量管空气流量流量系数影响因素数值模拟

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发动机工作状态对排气扩压器流动特性的影响

西南科技大学学报 2024年第2期39卷 92-99页

作者：王韬竣张健平但志宏张松李浩东伍相全西南科技大学制造科学与工程学院四川绵阳621010 中国航空发动机集团有限公司四川燃气涡轮研究院四川绵阳621703

为了准确描述发动机工作状态对高空台排气扩压器流动特性的影响,采用Fluent软件数值模拟分析了3 km和5 km飞行高度,发动机中间状态、小加力状态和最大状态下高空台排气扩压器气流压力、速度、温度的变化规律。结果表明:飞行高度为3 km和... 详细信息

为了准确描述发动机工作状态对高空台排气扩压器流动特性的影响,采用Fluent软件数值模拟分析了3 km和5 km飞行高度,发动机中间状态、小加力状态和最大状态下高空台排气扩压器气流压力、速度、温度的变化规律。结果表明:飞行高度为3 km和5 km时,相同状态下排气扩压器内气流压力、速度、温度变化趋势基本一致。经过排气扩压器扩压减速后,发动机中间状态、小加力状态和最大状态下气流静压增加了12%,21%,25%,气流速度衰减了79%,80%,76%。当发动机工作状态从中间状态转变为最大状态时,排气扩压器内气流温度逐渐升高,波动也越大。

关键词：发动机工作状态排气扩压器流动特性数值模拟分析

环境温度对二维编织SiC/SiC复合材料拉伸性能的影响研究

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推进技术 2024年第1期45卷 212-218页

作者：杜金康于国强庞洋龙张华军梁小强高希光宋迎东南京航空航天大学能源与动力学院航空发动机热环境与热结构工业和信息化部重点实验室江苏南京210016 中国航发四川燃气涡轮研究院四川成都610500 空军装备部驻成都地区第二军事代表室四川成都610500 中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心江苏南京211106 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室江苏南京210016

为了研究环境温度对陶瓷基复合材料拉伸性能的影响,在室温和800℃,1000℃,1200℃惰性气体保护环境下开展了二维编织SiC/SiC复合材料的拉伸试验。采用数字图像相关技术采集了高温环境下试件的变形数据。通过光学显微镜和扫描电子显微镜... 详细信息

为了研究环境温度对陶瓷基复合材料拉伸性能的影响,在室温和800℃,1000℃,1200℃惰性气体保护环境下开展了二维编织SiC/SiC复合材料的拉伸试验。采用数字图像相关技术采集了高温环境下试件的变形数据。通过光学显微镜和扫描电子显微镜拍摄了试件的断口形貌。结果表明:800~1200℃内,二维编织SiC/SiC复合材料的拉伸应力-应变响应同样具有明显的双线性特征,初始线性段的弹性模量与室温测试结果相近,高温环境下第二线性段弹性模量低于室温环境;800~1200℃惰性气体环境下材料拉伸强度较室温环境低20%左右;温度主要影响材料中纤维与基体的结合状态和SiC纤维的强度。一方面,温度越高断口纤维拔出情况越严重;另一方面,温度越高SiC纤维强度越低,二维编织SiC/SiC复合材料强度也有所下降。

关键词：航空发动机陶瓷基复合材料二维编织SiC/SiC复合材料拉伸性能断口形貌

基于可见光波段的涡轮叶片多光谱辐射测温方法

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航空动力学报 2024年

作者：陈喜越雷庆春赵飞范玮西北工业大学动力与能源学院中国航空发动机集团有限公司沈阳发动机研究所

为克服传统红外辐射方法对航空发动机涡轮叶片进行测温时，可能遇到的叶片表面发射率变化与周围高温气体辐射带来的测量不确定性问题，旨在研究发展一种基于可见光波段的多光谱辐射测温方法。该方法根据辐射方程建立被测对象的多目标约... 详细信息

为克服传统红外辐射方法对航空发动机涡轮叶片进行测温时，可能遇到的叶片表面发射率变化与周围高温气体辐射带来的测量不确定性问题，旨在研究发展一种基于可见光波段的多光谱辐射测温方法。该方法根据辐射方程建立被测对象的多目标约束优化模型，采用混合罚函数法同时求解被测对象的温度和光谱发射率，对高温气体在可见光波段的辐射进行计算评估，从而避免了被测对象光谱发射率模型不准确及高温气体辐射干扰的问题。通过开展实验对该方法的准确性进行验证，实验中，采用丁烷火焰喷枪对镍及镍基高温合金样品进行加热，样品温度范围为1000-1200 K，同时利用预混甲烷-空气平面火焰炉提供高温燃气环境，燃气温度范围为1400-1580 K，通过多光谱辐射和热电偶同时测量样品表面的温度，多组对比实验表明，该方法与热电偶测量结果的相对误差在1.74%以内。

关键词：涡轮叶片可见光多光谱辐射测温多目标优化混合罚函数

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航空发动机滑油系统金属屑末在线监测技术

测控技术 2024年第2期43卷 49-55页

作者：武宪威王冠钱智钱征华李锟李小剑南京航空航天大学机械结构力学与控制国家重点实验室江苏南京210016 中国航发四川燃气涡轮研究院四川绵阳621000 中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心江苏南京211106

针对航空发动机滑油系统中金属屑末在线监测难、检测灵敏度低的现状,基于电磁感应原理,理论推导出了金属屑末通过传感器线圈引起的感应线圈输出电压的表达式,仿真分析了金属颗粒通过传感器时的输出电压,并通过相敏检波(Phase Sensitive ... 详细信息

针对航空发动机滑油系统中金属屑末在线监测难、检测灵敏度低的现状,基于电磁感应原理,理论推导出了金属屑末通过传感器线圈引起的感应线圈输出电压的表达式,仿真分析了金属颗粒通过传感器时的输出电压,并通过相敏检波(Phase Sensitive Detection, PSD)技术对传感器感应线圈采集到的信号进行解调处理,以提高传感器的采集灵敏度。实验验证了在使用频率为80 kHz、幅值为±10 V的正弦激励信号对13 mm管径进行监测时,传感器对铁磁性金属颗粒的检测灵敏度为80μm,对非铁磁性金属颗粒的检测灵敏度为350μm;为感应式金属屑末传感器的设计提供了理论和技术支持,为航空发动机滑油系统中的金属屑末在线监测提供了技术保障。

关键词：金属屑末在线监测传感器相敏检波

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突加不平衡下发动机振动响应分析

航空动力学报 2022年第2期37卷 251-262页

作者：赵璐廖明夫洪亮雷新亮李明王四季侯理臻邵增德西北工业大学动力与能源学院西安710129 中国航空发动机集团有限公司四川燃气涡轮研究院成都610500

为了研究发动机的突加不平衡故障,建立了航空发动机低压转子模型,完成了转子实验器的模态校核。在此基础上对突加不平衡下实验器的转子件响应进行了理论分析与实验对比。进一步建立了转子-支承-机匣分析模型,完成了响应的分析与实验结... 详细信息

为了研究发动机的突加不平衡故障,建立了航空发动机低压转子模型,完成了转子实验器的模态校核。在此基础上对突加不平衡下实验器的转子件响应进行了理论分析与实验对比。进一步建立了转子-支承-机匣分析模型,完成了响应的分析与实验结果对比。结果表明:建立的转子-支承-机匣模型考虑了发动机实际运转过程中的角加速度项和挤压油膜阻尼器瞬态项,分析结果与实验结果相符,突加不平衡位置处振动位移响应的分析结果与实测结果之间的相对误差为2.1%。在校核转子件响应后,将转子件载荷作为支承-机匣模型的载荷输入,考虑发动机结构特征,建立支承-机匣模型进行响应分析,分析结果与实验结果基本一致,对于靠近突加不平衡位置的振动速度响应,其分析结果与实测结果之间的相对误差不超过4.7%。分析结果能够体现突加不平衡后转子响应的冲击特征和转子-支承-机匣响应层层减弱的过程,所建立的计算方法具有较好的推广性。

关键词：低压转子突加不平衡转子-支承-机匣系统载荷瞬态计算

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旋流器型式对空气雾化喷嘴雾化特性影响规律

航空动力学报 2022年第3期37卷 465-477页

作者：桂韬夏丽敏邱伟房人麟西北工业大学动力与能源学院西安710072 中国航空发动机集团有限公司四川燃气涡轮研究院成都610500

采用试验与数值计算相结合方法研究了不同旋流器型式对双旋流式空气雾化喷嘴喷雾特性的影响规律。采用粒子图像测速(PIV)测量了不同空气雾化喷嘴下游流场结构,并且采用高速摄影仪和激光粒度分析仪,对不同空气流量和燃油流量下的双级旋... 详细信息

采用试验与数值计算相结合方法研究了不同旋流器型式对双旋流式空气雾化喷嘴喷雾特性的影响规律。采用粒子图像测速(PIV)测量了不同空气雾化喷嘴下游流场结构,并且采用高速摄影仪和激光粒度分析仪,对不同空气流量和燃油流量下的双级旋流空气雾化喷嘴的油雾场形态、索太尔平均直径(SMD)、Rosin⁃Rammler分布进行试验研究;同时采用数值计算方法获得了带双级轴向旋流器的空气雾化喷嘴二次雾化特性。结果表明:相同的工况条件下,带双级轴向旋流器的空气雾化喷嘴雾化锥角会稍大于径向旋流器。带双级径向旋流器的空气雾化喷嘴主要依靠离心喷嘴本身进行雾化,空气雾化效果有限,而带双级轴向旋流器的空气雾化喷嘴在进出口总压损失较小时离心喷嘴本身的一次雾化占主导地位,在总压损失增大后气动雾化效果逐渐起主要作用。数值计算结果与试验结果符合较好,表明该数值计算方法可用于空气雾化喷嘴雾化过程数值模拟,并且利用数值计算结果解释了燃油二次雾化过程。

关键词：旋流器类型双级旋流空气雾化喷嘴雾化特性一次雾化二次雾化

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测量耙对流量管面积积分法测量流量的影响

航空动力学报 2022年第11期37卷 2574-2586页

作者：马宏伟屈冬平张志宏李金原北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191 中国航空工业集团有限公司江西洪都航空工业集团有限责任公司南昌330024 中国航发四川燃气涡轮研究院高空模拟技术重点实验室四川绵阳621000

对采用面积积分法测量航空发动机空气流量的流量管三维流场进行数值模拟,分析不同雷诺数下测量耙测点径向分布、轴向位置、测量耙尺寸、总压耙及总温耙和静压测点的相对位置等对面积积分法流量测量的影响。结果表明:高精度的测量流量的... 详细信息

对采用面积积分法测量航空发动机空气流量的流量管三维流场进行数值模拟,分析不同雷诺数下测量耙测点径向分布、轴向位置、测量耙尺寸、总压耙及总温耙和静压测点的相对位置等对面积积分法流量测量的影响。结果表明:高精度的测量流量的面积积分法,理论上要求测试布局能全面准确反映整个测量截面上的流场信息,尤其是流量管环壁附面层内应尽可能多地布置测点。但太多的测点可能使测量耙数量过多、尺寸过大,这样会对流量管内流场产生较大干扰,反而降低流量测量精度。在现行的等环面测点布置方案基础上,适当减少主流区的测点,不会改变流量测量误差,这样能缩短测量耙的尺寸,降低测量耙的堵塞比,减少测量耙的气动力,并明显降低测试成本。但需要检查等环面截短方案及流向测量截面位置在流量管全工况范围内的适用性。测量截面越接近测量耙耙体,流量测量相对误差越大,测量耙的长度和高度对流量测量相对误差影响较小,测量耙宽度对流量测量误差影响较大。为减小流量管测量耙的堵塞比,建议总压耙布置在总温耙上游,静压和总压测量截面应布置在同一轴向位置。总温、总压测点的径向布局和测点数,总温、总压测量耙及静压测量截面的轴向位置关系,都会直接影响面积积分法测量流量的误差,在制定测量流量方案时,要格外重视各测量耙的测试布局。

关键词：面积积分法流量管测量耙布置测点不确定度