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管式减涡器阻尼结构减振特性及设计方法

航空动力学报 2024年第6期39卷 97-106页

作者：牛南轲漆文凯许正华南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

为了抑制管式减涡器工作中的振动,开展对应的阻尼结构设计与减振特性研究工作。针对管式减涡器,总结了阻尼结构的设计参数,在此基础上,归纳了管式减涡器阻尼结构的设计流程。使用该方法对某型发动机减涡器进行阻尼结构设计和减振特性计... 详细信息

为了抑制管式减涡器工作中的振动,开展对应的阻尼结构设计与减振特性研究工作。针对管式减涡器,总结了阻尼结构的设计参数,在此基础上,归纳了管式减涡器阻尼结构的设计流程。使用该方法对某型发动机减涡器进行阻尼结构设计和减振特性计算,并进行试验验证。结果表明:该方法设计的阻尼器具有良好的阻尼减振效果,可以将关键点应力水平降低80%以上。并且试验得到的减振效果与达到最优减振效果的正压力区间都与计算结果接近,验证了该方法在预测减振特性时的准确性。

关键词：减涡器阻尼结构干摩擦阻尼设计流程减振试验

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双组元离心喷嘴液膜吸合特性数值模拟

航空动力学报 2024年第3期39卷 224-230页

作者：吴佳蔓刘勇张祥南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

为研究双组元离心喷嘴液膜的吸合特性,采用流体体积法(VOF)耦合Level Set方法对不同工况下双组元离心喷嘴进行数值计算,分析了喷嘴的流动特性,揭示了内外喷嘴锥形液膜之间的相互影响规律。研究结果表明:当外喷嘴的进出口压差大于1.6 MP... 详细信息

为研究双组元离心喷嘴液膜的吸合特性,采用流体体积法(VOF)耦合Level Set方法对不同工况下双组元离心喷嘴进行数值计算,分析了喷嘴的流动特性,揭示了内外喷嘴锥形液膜之间的相互影响规律。研究结果表明:当外喷嘴的进出口压差大于1.6 MPa时出现吸合现象,过程表现为内外液膜逐渐重叠、相互吸合;吸合后喷嘴出口下游液雾速度相对减小;推力室室压的增加导致吸合时机缩短,而压差对吸合时机的影响相对较小,随着压差的增加其规律表现为先减小后增加。

关键词：双组元离心喷嘴吸合特性吸合时机 CLSVOF方法两相流

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镍基高温合金的热机械疲劳寿命预测模型研究

中国机械工程 2024年第1期35卷 67-73,82页

作者：崔海涛钱春华南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

针对发动机热端部件常用材料镍基高温合金GH4169进行了200~450℃及400~650℃条件下的同相位热机械疲劳(TMF)试验,考虑TMF条件下多晶材料在弹性阶段产生的微观损伤应变能,提出一种适用于多晶材料的TMF寿命预测模型,并结合试验数据确定模... 详细信息

针对发动机热端部件常用材料镍基高温合金GH4169进行了200~450℃及400~650℃条件下的同相位热机械疲劳(TMF)试验,考虑TMF条件下多晶材料在弹性阶段产生的微观损伤应变能,提出一种适用于多晶材料的TMF寿命预测模型,并结合试验数据确定模型参数;采用GH4169、IN718、DD8三种高温合金对该模型的TMF寿命预测能力进行评估,结果表明,提出的寿命模型预测精度高于TMF寿命预测常用的Manson-Coffin模型和Ostergren模型。

关键词：镍基高温合金热机械疲劳(TMF) 损伤应变能寿命预测

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共轴高速直升机增益自适应多模式切换控制

航空学报 2024年第9期45卷 211-228页

作者：郑峰婴沈志敏李雅琴徐楷钊王新华南京航空航天大学航天学院南京210016 南京航空航天大学自动化学院南京210016

针对共轴双旋翼高速直升机非线性强耦合多模式切换稳定控制问题,提出一种基于增益自适应的平均驻留时间切换控制策略。首先,根据共轴高速直升机动力学模型,分析其舵面操纵特性,构建多模式增益自适应切换控制结构。提出非仿射非线性小增... 详细信息

针对共轴双旋翼高速直升机非线性强耦合多模式切换稳定控制问题,提出一种基于增益自适应的平均驻留时间切换控制策略。首先,根据共轴高速直升机动力学模型,分析其舵面操纵特性,构建多模式增益自适应切换控制结构。提出非仿射非线性小增益高频滤波自适应律,可快速补偿多模式切换的不确定性并降低高频噪声以保证系统的稳态和暂态性能。然后,建立包含不确定项的切换子模型集,结合自适应增益设计平均驻留时间切换控制律,基于小增益定理和Lyapunov稳定性理论证明该闭环系统的控制稳定性,保证共轴高速直升机低速-过渡-高速全模式下的稳定切换控制。最后,通过与现有控制方法的比较,验证了所提出的控制策略的可行性和有效性。

关键词：共轴高速直升机非线性小增益自适应控制平均驻留时间切换控制

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混合动力分布式电推进飞行器总体设计

航空动力学报 2024年第9期39卷 149-161页

作者：李嘉诚盛汉霖陈欣史昊蓝张天宏南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

以运-7飞机作为参考机型,进行了分布式电推进飞行器的总体设计与性能分析。设计了改型后的分布式电推进飞行器的动力系统,包括螺旋桨参数设计,机翼参数修正,电动机功率计算与选型,螺旋桨气动设计,最终完成混合动力系统的设计。完整地计... 详细信息

以运-7飞机作为参考机型,进行了分布式电推进飞行器的总体设计与性能分析。设计了改型后的分布式电推进飞行器的动力系统,包括螺旋桨参数设计,机翼参数修正,电动机功率计算与选型,螺旋桨气动设计,最终完成混合动力系统的设计。完整地计算了改型后飞行器的各部分质量增减情况并分析其飞行性能,相比参考机型,航程与航时分别增加了540 km与1.2 h,增加幅度超过20%,最终进行了分布式电推进飞行器的三维建模与气动特性分析。为分布式电推进飞行器建模、仿真与控制及工程应用提供了理论依据。

关键词：分布式电推进绿色航空飞行器设计推进系统设计性能分析气动特性分析

反旋腰圆形鼓筒孔腔体内旋涡破碎机制与压损特性

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航空动力学报 2024年第8期39卷 60-68页

作者：沈文杰王锁芳张馨丹南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

为降低压气机径向引气过程中的压损,本文设计了反旋腰圆形鼓筒孔结构,采用大涡模拟(LES)和经验证的RNG k-ε模型分别探究了腔体内的旋涡演化规律和压损特性,揭示了反旋腰圆形鼓筒孔的旋涡破碎机制与减阻机理。结果表明:反旋腰圆形鼓筒... 详细信息

为降低压气机径向引气过程中的压损,本文设计了反旋腰圆形鼓筒孔结构,采用大涡模拟(LES)和经验证的RNG k-ε模型分别探究了腔体内的旋涡演化规律和压损特性,揭示了反旋腰圆形鼓筒孔的旋涡破碎机制与减阻机理。结果表明:反旋腰圆形鼓筒孔可降低腔体内压损。高速旋涡在腰圆形鼓筒孔腔体的低径位区域内快速强化,旋涡尺度呈快速增大趋势,致使压损系数随径向高度降低而快速升高。与腰圆形鼓筒孔相比,反旋腰圆形鼓筒孔可有效抑制旋涡尺度增大,相对可降低腔体内15.6%的压损。反旋腰圆形鼓筒孔结构简单且引气过程呈线性状态,具有较高工程应用价值。

关键词：共转腔体鼓筒孔相干涡旋涡尺度压损

气热参数对涡轮外环冲击-气膜冷却特性影响的实验研究

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工程热物理学报 2024年第5期45卷 1476-1483页

作者：李自强王龙飞毛军逵毕帅吕城亮南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

针对涡轮外环实际工况的复杂、多变特性,本文搭建了垂直进气、气热参数可调的涡轮外环冲击-气膜冷却实验台,借助红外测温技术,以正交实验法开展主流马赫数、吹风比和温比变化对涡轮外环冷却特性的关联性研究。结果发现:涡轮外环的面平... 详细信息

针对涡轮外环实际工况的复杂、多变特性,本文搭建了垂直进气、气热参数可调的涡轮外环冲击-气膜冷却实验台,借助红外测温技术,以正交实验法开展主流马赫数、吹风比和温比变化对涡轮外环冷却特性的关联性研究。结果发现:涡轮外环的面平均综合冷却效率随主流马赫数增大呈降低-升高-降低的变化趋势,Ma=0.5~0.8的研究范围内,Ma为0.6时涡轮外环具有最佳的综合冷却效果;提高吹风比以增大冷气流量和动压的方式增益涡轮外环内外侧的冲击、气膜冷却效果,吹风比每提高0.5,涡轮外环的面平均综合冷却效率提升1.46%~9.08%;温比由1.5变为1.6,涡轮外环的面平均综合冷却效率下降0.85%~7.95%。

关键词：涡轮外环冲击-气膜冷却综合冷却效率:多变工况

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高温强余旋非均匀来流条件模拟方法研究

航空动力学报 2024年第8期39卷 27-38页

作者：刘云鹏张举星邸东颜应文南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

针对新一代一体化加力燃烧室进口高温强余旋非均匀进气特点,设计了一种可用于模拟一体化加力燃烧室真实进气条件的高温强余旋非均匀进口流场发生装置,该装置能够模拟真实的一体化加力燃烧室进口来流条件。同时开展了耦合进口马赫数、温... 详细信息

针对新一代一体化加力燃烧室进口高温强余旋非均匀进气特点,设计了一种可用于模拟一体化加力燃烧室真实进气条件的高温强余旋非均匀进口流场发生装置,该装置能够模拟真实的一体化加力燃烧室进口来流条件。同时开展了耦合进口马赫数、温度和余旋角度的不均匀流场数值模拟研究,评估了非均匀来流生成装置设计、测量方法与评价指标的有效性,并通过试验结果验证了数值模拟的准确性。结果表明:数值计算所得余旋角误差在壁面附近约为±2°,这是由于数值计算低估了壁面的耗散作用,而在中心区域则在优于±2°;同样在马赫数不均匀模拟中,在主流区域误差在10%以内;此外在对于温度不均匀性的模拟中,数值仿真表现出了较大的误差,这是因为数值计算中未考虑壁面向外界的传热过程。综合来看,本文所提出的高温强余旋非均匀生成装置可生成用于模拟下一代一体化加力燃烧室进口所面临的真实复杂不均匀进口流场条件,所采用的数值模拟方法可以较为准确地揭示流场非均匀特性。

关键词：一体化加力燃烧室高温强余旋条件非均匀进口流场发生装置非均匀空间分布均匀性评价指标

VCE身份证动态模型部件特性快速自动修正方法

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航空动力学报 2024年第9期39卷 497-512页

作者：邹泽龙黄金泉周鑫周文祥鲁峰南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

为实现模型部件特性快速自动修正的工程需求,提出一种针对身份证模型部件特性的增强型自动修正策略,以稳态试车数据为输入,依据可测传感器组合,分析选取合适的特性修正系数组合,并耦合个体试车数据对共同工作方程进行设计,利用多点修模... 详细信息

为实现模型部件特性快速自动修正的工程需求,提出一种针对身份证模型部件特性的增强型自动修正策略,以稳态试车数据为输入,依据可测传感器组合,分析选取合适的特性修正系数组合,并耦合个体试车数据对共同工作方程进行设计,利用多点修模的双环策略快速自动修正部件特性,实现某型变循环发动机身份证模型的快速自动修正。采取逆流路扰动及Newton-Raphson迭代阻尼系数自调整法和特性图外插保护逻辑等方法提高算法的运行速率和稳定性。仿真结果表明:修正后模型输出最大误差小于0.1%,在2.10 GHz处理器的计算机上单、双涵道模式与常规部件级模型相比,耗时减少98.6%以上,所修正后模型可用于控制律设计以及为确定发动机当前真实状态提供参考。

关键词：变循环发动机增强型模型快速自动修正策略多点修模的双环策略 Newton-Raphson迭代阻尼系数自调整身份证动态模型