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平面叶栅风洞流场品质的被动调控策略

航空动力学报 2024年第7期39卷 217-228页

作者：蔡明高丽敏晋文浩雷祥福西北工业大学动力与能源学院西安710129 西北工业大学翼型、叶栅空气动力学国家级重点实验室西安710129

为了提升高负荷叶型的平面叶栅试验流场品质以保证试验数据的可靠性和准确性,建立了平面叶栅流场品质的评价参数,提出了中间流线型上端壁及其与出口可调尾板组合的两种被动调控方案.采用试验验证的数值模拟方法研究了以上两种方案对高... 详细信息

为了提升高负荷叶型的平面叶栅试验流场品质以保证试验数据的可靠性和准确性,建立了平面叶栅流场品质的评价参数,提出了中间流线型上端壁及其与出口可调尾板组合的两种被动调控方案.采用试验验证的数值模拟方法研究了以上两种方案对高负荷平面叶栅流场品质的调控策略.结果表明:两种调控方案均能够有效抑制上端壁区域的流场恶化,进而提升平面叶栅的来流准确性、流场周期性以及二维性.采用与平面叶栅理想中间流线相匹配的上端壁安装角和周向距离,以及尾板安装角时,两种方案对流场品质的提升效果最好.中间流线型上端壁组合出口尾板方案优于中间流线型上端壁方案,使叶栅中间3个叶片通道的进口马赫数偏差不超过±0.005,来流攻角偏差不超过±0.3°;叶栅进口和出口马赫数的周期性偏差不超过0.005,气流角的周期性偏差不超过0.3°;设计攻角下叶栅轴向速度密度比(AVDR)达到1.1,叶栅二维性较好.两种调控方案对叶栅大攻角工况的流场品质调节具有很好的适用性.

关键词：平面叶栅试验端壁改型尾板流场品质准确性周期性

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对转压气机中自循环机匣处理扩稳机理的研究

航空动力学报 2022年第1期37卷 191-203页

作者：郭彦超高丽敏杨冠华王磊西北工业大学动力与能源学院西安710129 西北工业大学翼型、叶栅空气动力学国家级重点实验室西安710129

为拓宽自循环机匣处理的适用范围,以对转压气机为研究对象,采用数值方法研究了自循环机匣处理的扩稳机理和轴向喷气位置对其扩稳能力的影响,详细分析了自循环机匣处理前后对转压气机的总体特性和转子叶尖流场的变化。结果表明:对最先失... 详细信息

为拓宽自循环机匣处理的适用范围,以对转压气机为研究对象,采用数值方法研究了自循环机匣处理的扩稳机理和轴向喷气位置对其扩稳能力的影响,详细分析了自循环机匣处理前后对转压气机的总体特性和转子叶尖流场的变化。结果表明:对最先失速的转子配置自循环机匣处理可以获得可观的裕度改善,但轴向喷气位置对扩稳效果和压气机的气动性能均有显著影响;轴向喷气位置不宜距离叶片前缘太近,喷气位置距离叶片前缘40%轴向弦长时失速裕度提高了7.73%且峰值效率损失最小。自循环机匣处理通过降低叶尖负荷和减弱叶顶二次泄漏流强度以及抑制叶顶泄漏流与主流相互掺混来延迟失速发生。通过自循环机匣处理可以改变对转压气机的最先失速级,但不改变失速起始类型。

关键词：对转压气机自循环机匣处理(SRCT) 喷气位置扩稳机理失速裕度

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缝式机匣处理对对转压气机的扩稳机理

航空动力学报 2023年第3期38卷 640-654页

作者：高丽敏王磊茅晓晨郭彦超西北工业大学动力与能源学院西安710129 西北工业大学翼型、叶栅空气动力学国家级重点实验室西安710129

为探索缝式机匣处理在对转压气机中的适用性,采用数值模拟的方法研究了缝式机匣处理对对转压气机气动性能和稳定裕度的影响。通过分析缝式机匣处理对压气机总体性能和叶尖流场的影响,以揭示缝式机匣处理在对转压气机中的扩稳机理。研究... 详细信息

为探索缝式机匣处理在对转压气机中的适用性,采用数值模拟的方法研究了缝式机匣处理对对转压气机气动性能和稳定裕度的影响。通过分析缝式机匣处理对压气机总体性能和叶尖流场的影响,以揭示缝式机匣处理在对转压气机中的扩稳机理。研究表明:缝式机匣处理可以提高对转压气机的失速裕度,机匣处理的轴向位置对对转压气机的气动性能和失速裕度有显著的影响。随着机匣处理的前移,对转压气机峰值效率的亏损逐渐减小,而失速裕度改善程度相差不大。机匣处理缝的抽吸和射流效应减弱了转子R2叶顶通道的堵塞程度,通过抑制叶尖泄漏流和二次泄漏流的发展以推迟失速的发生,进而实现扩稳。此外,缝式机匣处理时可能改变该对转压气机的最先失速级,同时也证明了缝式机匣处理在变工况下扩稳的有效性。

关键词：对转压气机缝式机匣处理扩稳机理轴向位置失速裕度

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对转压气机中机匣处理的非定常影响

航空动力学报 2023年第3期38卷 685-697页

作者：郭彦超高丽敏茅晓晨王磊西北工业大学动力与能源学院西安710129 西北工业大学翼型、叶栅空气动力学国家级重点实验室西安710129

为探究不同形式的机匣处理扩稳机理和损失产生区别,以某两级对转压气机(CRAC)为研究对象,通过非定常数值模拟方法开展了自循环机匣处理(SRCT)和轴向槽机匣处理(ASCT)扩稳机理的研究。结果表明:SRCT和ASCT在近失速点均显著提高失速裕度... 详细信息

为探究不同形式的机匣处理扩稳机理和损失产生区别,以某两级对转压气机(CRAC)为研究对象,通过非定常数值模拟方法开展了自循环机匣处理(SRCT)和轴向槽机匣处理(ASCT)扩稳机理的研究。结果表明:SRCT和ASCT在近失速点均显著提高失速裕度和总压比,在峰值效率点附近增加效率损失;机匣处理通过作用于叶顶泄漏流和抑制压力势流减弱转子间动-动干涉效应;机匣处理槽内流场与转子相对位置相关,转子周期性的扫掠机匣处理槽增加了轴向槽内流动的非定常性,机匣处理槽内流动掺混是效率下降的主要原因。

关键词：对转压气机自循环机匣处理轴向槽机匣处理非定常扩稳机理

双喷气自循环机匣处理对对转压气机性能的影响

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推进技术 2023年第9期44卷 53-65页

作者：郭彦超高丽敏茅晓晨俞一波王磊西北工业大学动力与能源学院陕西西安710129 西北工业大学翼型、叶栅空气动力学国家级重点实验室陕西西安710129

为发展适用于对转压气机变转速比工况下的扩稳技术,基于某两级对转压气机设计出一种新型双喷气自循环机匣处理结构,能够实现在不同转速比下提高对转压气机的失速裕度。在设计转速比下研究了轴向喷气位置对自循环机匣处理扩稳能力的影响... 详细信息

为发展适用于对转压气机变转速比工况下的扩稳技术,基于某两级对转压气机设计出一种新型双喷气自循环机匣处理结构,能够实现在不同转速比下提高对转压气机的失速裕度。在设计转速比下研究了轴向喷气位置对自循环机匣处理扩稳能力的影响,并选取扩稳性能最佳的双喷气自循环机匣处理方案探究其在变转速比工况下的扩稳潜力。研究结果表明,在设计转速下,双喷气自循环机匣处理主要改善后排转子的叶顶流场,失速裕度最大提高8.40%;在非设计转速比下,双喷气自循环机匣处理可将失速裕度提升8.71%~9.74%。双喷气自循环机匣处理的双射流将叶顶泄漏流和主流的交界面推向下游,同时改善了两转子的叶顶流场品质,从而推迟失速的发生。

关键词：对转压气机,双喷气自循环机匣处理转速比失速裕度数值模拟

基于POD方法的对转压气机叶顶非定常流场分析

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航空动力学报 2023年

作者：王磊高丽敏茅晓晨郭彦超俞一波西北工业大学动力与能源学院西北工业大学翼型叶栅空气动力学国家级重点实验室

为深入研究对转压气机内的非定常流动特征及其流动机理，本研究基于非定常数值模拟和本征正交分解（POD）方法开展了对转压气机近失速工况下的叶顶非定常流场分析。结果表明：上游转子（R1）叶顶非定常流场的主导频率为1BPF（叶片通过... 详细信息

为深入研究对转压气机内的非定常流动特征及其流动机理，本研究基于非定常数值模拟和本征正交分解（POD）方法开展了对转压气机近失速工况下的叶顶非定常流场分析。结果表明：上游转子（R1）叶顶非定常流场的主导频率为1BPF（叶片通过频率），其主导结构主要是由下游势流的影响以及相邻叶片叶尖泄漏流及二次泄漏流冲击作用导致的，并且下游转子（R2）的势流作用对转子R1的非定常流动影响较大；在转子R2叶顶流场中，POD方法成功捕捉到了叶片前缘进口通道处由泄漏流溢流所导致的主要流动结构，其主导频率为0.8BPF，并且在转子R2非定常流场中起主导作用。同样转子R2受到两排转子干涉的影响，模态的主导频率为1BPF。此外，通过POD模态进行叶顶流场重构进一步反映出了对非定常流场起主导作用的流动结构。

关键词：对转压气机本征正交分解(POD)方法非定常流场 POD模态近失速流场

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双原子分子气体的定常隐式全流域多尺度算法

国防科技大学学报 2023年第4期45卷 94-108页

作者：钟诚文陈健锋张瑞卓丛山刘沙西北工业大学航空学院陕西西安710072 西北工业大学极端力学研究院陕西西安710072 西北工业大学翼型、叶栅空气动力学国家级重点实验室陕西西安710072

巨大的计算资源需求极大地阻碍了统一气体动理学格式的应用。采用宏观预估技术,基于Boltzmann-Rykov模型方程发展全流域适用的保守恒定常隐式算法,协同求解宏观方程和微观方程以加速收敛。在单元界面,通过模型方程特征差分解构造简单高... 详细信息

巨大的计算资源需求极大地阻碍了统一气体动理学格式的应用。采用宏观预估技术,基于Boltzmann-Rykov模型方程发展全流域适用的保守恒定常隐式算法,协同求解宏观方程和微观方程以加速收敛。在单元界面,通过模型方程特征差分解构造简单高效的多尺度数值通量,并结合非均匀非结构速度空间和速度空间自适应技术进一步降低计算需求、提升计算效率。超声速和高超声速平板绕流和圆球绕流的数值结果验证了算法的准确性与高效性。结果表明,算法能够准确求解二维和三维双原子气体多尺度流动问题,且相比于显式离散统一气体动理学格式可加速一个量级。

关键词：多尺度算法隐式算法稀薄气体双原子气体

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多循环脉冲爆震发动机流场数值研究

爆炸与冲击 2007年第6期27卷 535-540页

作者：钟诚文刘建文赵书苗赵会强西北工业大学翼型叶栅空气动力学国防科技重点实验室

针对二维带有收敛扩张喷管的脉冲爆震发动机模型,采用带基元化学反应的Euler方程组和H2、空气的9组分20基元反应,对发动机在前六个工作循环的流场进行了数值模拟。通过对前几个循环流场进行比较,发现脉冲爆震发动机在第五个循环后流场... 详细信息

针对二维带有收敛扩张喷管的脉冲爆震发动机模型,采用带基元化学反应的Euler方程组和H2、空气的9组分20基元反应,对发动机在前六个工作循环的流场进行了数值模拟。通过对前几个循环流场进行比较,发现脉冲爆震发动机在第五个循环后流场就基本稳定,单循环得到的流场和多循环稳定后的流场有很大的差别,同时喷管对发动机内流场影响特别大。

关键词：爆炸力学流场基元化学反应脉冲爆震发动机多循环

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边条翼布局双垂尾抖振的数值模拟

空气动力学学报 2007年第2期25卷 205-210页

作者：李劲杰杨青杨永年西北工业大学翼型叶栅空气动力学国防科技重点实验室

对边条翼布局的双垂尾抖振进行了较为深入的数值模拟研究。模拟来流马赫数为0.2,迎角为10°-40°。通过非定常Euler方程计算各迎角下的非定常流场及垂尾根部弯矩系数。并将随时间脉动的根部弯矩系数进行计算得到根部弯矩系数均方根值,... 详细信息

对边条翼布局的双垂尾抖振进行了较为深入的数值模拟研究。模拟来流马赫数为0.2,迎角为10°-40°。通过非定常Euler方程计算各迎角下的非定常流场及垂尾根部弯矩系数。并将随时间脉动的根部弯矩系数进行计算得到根部弯矩系数均方根值,从而得出根部弯矩响应大小随迎角的变化曲线。结合流场特性对该布局双垂尾抖振的发生机理及抖振响应随迎角的变化规律作了深入分析。结果表明：该边条翼布局双垂尾抖振主要是由于边条破裂涡作用在垂尾上的脉动载荷引起的。最后,将垂尾根部弯矩响应的计算结果与该模型双垂尾抖振的风洞实验结果作了比较,结果符合得较好。

关键词：双垂尾抖振 Euler方程涡破裂根部弯矩