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基于反正切函数曲线渐变式孔型阻尼密封泄漏特性与动力特性

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航空动力学报 2025年第2期40卷 302-310页

作者：徐文峰鲁文昕孙丹赵欢任国哲王泽铭沈阳航空航天大学航空发动机学院辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室

为改善孔型阻尼密封泄漏特性，提高转子的稳定性，建立了基于反正切函数曲线渐变式孔型阻尼密封泄漏与动力特性求解模型，通过非定常数值方法研究了不同密封间隙、压比、转速和涡动频率对各间隙形式孔型密封泄漏特性与动力特性的影响，... 详细信息

为改善孔型阻尼密封泄漏特性，提高转子的稳定性，建立了基于反正切函数曲线渐变式孔型阻尼密封泄漏与动力特性求解模型，通过非定常数值方法研究了不同密封间隙、压比、转速和涡动频率对各间隙形式孔型密封泄漏特性与动力特性的影响，分析了不同间隙形式的泄漏特性与动力特性。结果表明：随着压比逐渐增加，不同形式孔型阻尼密封的泄漏量增加，其中，等间隙的泄漏量增幅最大，反正切函数曲线间隙的泄漏量次之。收敛曲线间隙的泄漏量最小，且较发散曲线间隙的泄漏量小2.31%。随着转速逐渐增加，不同形式孔型阻尼密封的泄漏量增加，其中，曲线间隙的泄漏量较锥形间隙的小，收敛曲线间隙的泄漏量最小，比锥形间隙的泄漏量小15.85%。在压比较大，涡动频率大于120 Hz时，收敛曲线间隙有较小的交叉刚度和较大的直接阻尼，转子系统具有较高的稳定性。在转速增加的情况下，收敛曲线间隙的有效刚度和有效阻尼最大，转子系统的稳定性较其他间隙形状的孔型阻尼密封的稳定性更强。

关键词：孔型阻尼密封反正切函数密封间隙泄漏特性动力特性

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加权特征参数信息重构方法及其在主轴承故障诊断中的应用

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推进技术 2025年第1期46卷 253-263页

作者：赵俊豪栾孝驰沙云东沈阳航空航天大学航空发动机学院、辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室辽宁沈阳110136

为解决航空发动机内滚动轴承微弱故障识别受到环境噪声干扰和重要信息易被忽略的问题,提出一种新的加权特征参数信息重构方法,并将其运用到航空发动机的主轴承故障检测中。该方法首先采用粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)... 详细信息

为解决航空发动机内滚动轴承微弱故障识别受到环境噪声干扰和重要信息易被忽略的问题,提出一种新的加权特征参数信息重构方法,并将其运用到航空发动机的主轴承故障检测中。该方法首先采用粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)优化变分模态分解(Variational mode decomposi-tion,VMD)中的参数,得到K0个模态分量;然后提出一种新的加权特征参数信息重构公式,将所有模态分量按照该公式进行加权重构,过滤噪声成分,并更大程度地保留有效信息;最后对重构信号进行包络分析提取出轴承故障特征信息。通过对航空发动机中介轴承试验故障数据进行分析,得到结论:该方法可降低噪声成分对整体信号的干扰,有效突显出故障特征信息,诊断强背景噪声强干扰工况下的轴承微弱故障,因此是一种有效的用于航空发动机主轴轴承故障特征提取与诊断的方法之一。经仿真信号计算,降噪后的信号峰值因子提升1.62 d B,有效增强了冲击性成分。

关键词：航空发动机滚动轴承加权特征参数信息重构故障诊断变分模态分解

结构参数对篦齿封严流动特性与最佳封严齿数影响研究

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推进技术 2025年第2期46卷 288-300页

作者：任国哲卢德正孙丹徐文峰王泽铭唐洪媛沈阳航空航天大学航空发动机学院辽宁沈阳110136 辽宁省航空宇航推进系统先进测试技术重点实验室辽宁沈阳110136

为获得有限安装空间内最佳封严性能的篦齿结构,在固定封严长度下,建立不同封严间隙、齿高、齿数等结构参数的直通篦齿模型,通过数值方法分析不同进出口压比条件下,间隙等结构参数对泄漏特性与最佳封严齿数影响的敏感程度。结果表明,在... 详细信息

为获得有限安装空间内最佳封严性能的篦齿结构,在固定封严长度下,建立不同封严间隙、齿高、齿数等结构参数的直通篦齿模型,通过数值方法分析不同进出口压比条件下,间隙等结构参数对泄漏特性与最佳封严齿数影响的敏感程度。结果表明,在固定封严长度下,换算流量随压比和封严间隙的增大而增大,随着齿数的增大呈现先减小后增大的趋势,齿高对泄漏特性影响较小。封严间隙对换算流量与最佳封严齿数的影响最大,当封严间隙为2 mm时,齿数为3时换算流量最小,当齿数增加到13时,换算流量增加了8.11%;当封严间隙为0.5 mm时,齿数为9时换算流量最小,但此时随着齿数的进一步增加,换算流量基本不变。拟合得到固定封严长度下篦齿封严最佳封严齿数经验关系式,拟合公式计算结果与数值模拟结果吻合较好,可用于篦齿的工程设计计算。

关键词：篦齿封严泄漏特性结构参数固定封严长度最佳封严齿数

基于振动和滑油屑末信息融合的主轴承状态监测方法

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航空发动机 2025年第1期51卷 140-145页

作者：郭小鹏杜少辉安中彦杨杰沙云东栾孝驰中国航发沈阳发动机研究所沈阳110015 沈阳航空航天大学航空发动机学院沈阳110136 辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室沈阳110136

针对实际服役状态下航空发动机主轴承在线状态监测和故障诊断问题,提出了一种基于振动和滑油屑末信息融合的主轴承状态监测方法。通过发动机外机匣指定位置处测得振动信号的频域特征定义滚动轴承故障损伤因子,采集回油路滑油金属屑末信... 详细信息

针对实际服役状态下航空发动机主轴承在线状态监测和故障诊断问题,提出了一种基于振动和滑油屑末信息融合的主轴承状态监测方法。通过发动机外机匣指定位置处测得振动信号的频域特征定义滚动轴承故障损伤因子,采集回油路滑油金属屑末信息确定屑末数量增长率,将二者通过模糊推理相融合,实现滚动轴承状态的在线监测。开展了部件试验器条件下航空发动机主轴承典型损伤剥落扩展试验和整机试验,同步测试振动信号及滑油屑末信息,进行信息融合轴承状态监测方法验证。结果表明:将轴承剥落中期时的振动和滑油屑末信息输入建立的模糊推理模型,输出结果为0.59,根据定义输出数值在0~0.25区间表示轴承状态良好,输出数值在0.25~0.75区间表示轴承状态异常,输出数值在0.75~1区间表示轴承故障严重,该数值置于轴承状态异常区间,据此判断此时轴承存在故障、需及时检修。所提方法可为航空发动机主轴轴承状态监测及故障诊断提供参考。

关键词：滚动轴承状态监测振动信号滑油屑末模糊推理

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双级刷式密封泄漏与压降分配特性数值与实验研究

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润滑与密封 2025年

作者：潘君张静涵孙丹周坤马利军中国航发湖南动力机械研究院沈阳航空航天大学航空发动机学院辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室

为了研究双级刷式密封泄漏特性与压降分配特性，建立了双级刷式密封多孔介质数值求解模型，设计搭建了双级刷式密封泄漏流动特性实验装置，分析双级刷式密封的流场特性，研究压差和第二级后挡板保护高度对泄漏与压降分配特性的影响，计... 详细信息

为了研究双级刷式密封泄漏特性与压降分配特性，建立了双级刷式密封多孔介质数值求解模型，设计搭建了双级刷式密封泄漏流动特性实验装置，分析双级刷式密封的流场特性，研究压差和第二级后挡板保护高度对泄漏与压降分配特性的影响，计算和试验结果表明，各级结构相同的双级刷式密封第二级压降占比约比第一级压降占比大20%，具有明显的压降分配不均匀性。针对传统各级相同双级刷式密封压降分配不均的问题，设计加工了提高第二级后挡板高度型的刷式密封，研究结果表明：相对于传统结构相同的双级刷式密封，提高后挡板高度的双级刷式密封当压差从0.1MPa增大到0.4MPa时，实验测量的泄漏系数从0.00367增大到0.00484；当第二级后挡板保护高度从1.0mm提高至1.4mm时，第二级压降占比降低了7.94%～9.16%，泄漏系数增大5.28%～7.55%。仿真压降占比与实验结果误差在5.57%～11.22%，本文给出的压降分配计算模型能够有效指导工程应用。

关键词：双级刷式密封泄漏特性压降分配特性实验研究

改进型后挡板开孔刷式密封滞后效应与吹下效应数值研究

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航空动力学报 2025年第2期40卷 328-341页

作者：杨艺潇孙丹赵欢慕伟任国哲徐文峰沈阳航空航天大学航空发动机学院辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室中国航发沈阳发动机研究所中国航发航空发动机动力传输航空科技重点实验室

提出改进型后挡板开孔刷式密封结构，建立改进型后挡板开孔刷式密封流场特性三维实体求解模型。对比分析传统刷式密封与改进型刷式密封流场压力分布特性，研究结构参数与工况参数对改进型刷式密封滞后效应与吹下效应影响规律。研究结果... 详细信息

提出改进型后挡板开孔刷式密封结构，建立改进型后挡板开孔刷式密封流场特性三维实体求解模型。对比分析传统刷式密封与改进型刷式密封流场压力分布特性，研究结构参数与工况参数对改进型刷式密封滞后效应与吹下效应影响规律。研究结果表明：后挡板开孔刷式密封结构可以有效抑制滞后效应与吹下效应。增加后挡板开孔排数与直径均可提高对滞后效应与吹下效应的抑制作用，随着进出口压比增加，后挡板开孔刷式密封对滞后效应抑制作用提升，对吹下效应抑制作用下降。在压比为1.5～3.0范围内，改型结构的稳态泄漏量相比压力平衡腔型刷式密封增加11.2%～15.4%，相比减压腔型刷式密封减少58.3%～66.7%，保留了与减压腔型刷式密封相近的迟滞性能，并提升了封严性能。在后挡板设置三排沿径向周向均布的降压孔阵列，相比基本型刷式密封，刷丝束下游面无量纲压力系数减少85.0%～88.9%，刷丝束下游面与后挡板接触位置压力显著降低，刷丝束上/下端面无量纲压力系数差值减少75.0%～96.7%，刷丝束内部径向压差明显减少，抑制滞后效应与吹下效应效果明显。

关键词：改进型后挡板开孔刷式密封低滞后刷式密封滞后效应吹下效应三维实体建模

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两级均压刷式密封泄漏流动特性数值研究

航空动力学报 2025年第1期40卷 154-163页

作者：张静涵孙丹赵欢徐文峰慕伟张杰一沈阳航空航天大学航空发动机学院辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室沈阳110136 中国航发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

多级刷式密封存在各级级间压降分配不均衡导致提前失效的问题,提出下游级后挡板开孔的两级均压刷式密封结构,建立三维实体两级均压刷式密封数值计算模型,在验证数值模型准确性基础上,数值分析两级均压刷式密封的泄漏流动特性,研究均压... 详细信息

多级刷式密封存在各级级间压降分配不均衡导致提前失效的问题,提出下游级后挡板开孔的两级均压刷式密封结构,建立三维实体两级均压刷式密封数值计算模型,在验证数值模型准确性基础上,数值分析两级均压刷式密封的泄漏流动特性,研究均压孔结构参数对改进型结构泄漏特性和级间压降均衡性的影响规律。研究结果表明:设有均压孔的两级均压刷式密封较传统结构提高了压降均衡性,且降低了刷式密封摩擦热效应;传统两级刷式密封的压降均衡性系数明显大于两级均压刷式密封,改进型结构的压降均衡性系数较传统结构改善了45.6%~67.9%;均压孔直径从0.2 mm增大至0.8 mm、均压孔高度从3.55 mm增大至8.35 mm与均压孔排数设置为3排时压降均衡性系数分别减小38.5%、7.7%和25.1%;改进型结构泄漏量相比于传统结构略有增大,且泄漏量随均压孔直径的增大而增加,随均压孔高度的提高无明显变化,随均压孔排数的增加而增大。

关键词：两级均压刷式密封级间压降均衡性三维实体模型压降均衡性系数泄漏流动特性

燃油喷雾对某小发环形回流燃烧室燃烧特性影响

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航空动力学报 2023年第4期38卷 830-839页

作者：杨宇东刘爱虢王鑫慈惠蕾陈雷沈阳航空航天大学航空发动机学院辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室沈阳110136

为研究燃油喷雾特性对某小发环形回流燃烧室主燃区燃烧特性的影响,采用数值模拟的方法,对环涡形燃烧室内燃油喷嘴伸入火焰筒的深度和喷雾偏转角度对燃烧室内的三维两相喷雾、燃烧特性进行了研究。结果表明:喷嘴位置和角度的变化,会导致... 详细信息

为研究燃油喷雾特性对某小发环形回流燃烧室主燃区燃烧特性的影响,采用数值模拟的方法,对环涡形燃烧室内燃油喷嘴伸入火焰筒的深度和喷雾偏转角度对燃烧室内的三维两相喷雾、燃烧特性进行了研究。结果表明:喷嘴位置和角度的变化,会导致燃油雾化性能的变化,从而引起燃烧特性的变化;随着喷嘴伸入火焰筒的深度变短,会导致高温区变窄且靠近火焰筒外壁,深度变长则会导致主燃区高温区减小且燃烧不充分;喷雾偏转角度顺时针旋转可使燃油在主燃区燃烧得更加充分。

关键词：小型航空发动机燃油喷雾方向环形回流燃烧室两相喷雾燃烧燃烧特性

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刷式密封临界承压能力流固耦合数值研究

航空动力学报 2023年第1期38卷 13-22页

作者：孙丹刘伟焦忠泽赵欢李玉沈阳航空航天大学航空发动机学院、辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室沈阳110136

采用以泄漏因子与有效间隙作为刷式密封临界承压能力的评价指标,基于ALE(arbitrary Lagrange-Euler)流固耦合方法建立刷式密封三维瞬态求解模型,分析三种不同结构的刷式密封模型在不同压差下的刷丝变形,研究临界承压能力对刷丝变形的影... 详细信息

采用以泄漏因子与有效间隙作为刷式密封临界承压能力的评价指标,基于ALE(arbitrary Lagrange-Euler)流固耦合方法建立刷式密封三维瞬态求解模型,分析三种不同结构的刷式密封模型在不同压差下的刷丝变形,研究临界承压能力对刷丝变形的影响。研究结果表明:随着上下游压差的增加,泄漏因子与有效间隙的值趋于稳定时的压差范围即为刷式密封的临界承压能力。所研究的基本型刷式密封临界承压能力为0.25~0.30 MPa,后挡板保护高度降低0.5 mm的刷式密封和轴向增加5排刷丝的刷式密封临界承压能力相对于基本型增加了16.7%~20.0%,降低后挡板保护高度和增加刷丝轴向排数可以提高刷式密封临界承压能力。随着上下游压差的增加,刷丝轴向最大变形量先增加,在上下游压差达到刷式密封临界承压能力时,刷丝之间间隙被压缩至接近最小,刷丝轴向最大变形量达到稳定。该研究成果为刷式密封的结构设计提供理论依据。

关键词：刷式密封临界承压能力泄漏因子有效间隙流固耦合

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