低温液体火箭发动机高压静密封有限元分析

以某型号液体火箭发动机的推力室燃料阀出口法兰静密封结构为研究对象,针对法兰连接结构特点,运用有限元方法建立了管路-阀门-推力室模型,通过热-结构耦合计算分析表明:在温度和压力的共同作用下,推力室燃料阀出口法兰变形导致密封面微小分离,造成垫片局部压紧应力大幅减小,可能引起推进剂泄漏并起火。在通过上述分析定位泄漏原因并预测泄漏率之后,又建立了参数化的螺栓-法兰-垫片密封性分析局部模型,基于柔性石墨垫片的基本性能试验数据,计算分析了垫片厚度、螺栓预紧力等结构因素对静密封性能的影响,理论上验证了增加预紧力,增厚密封垫片等密封改进措施的有效性。     

大缝隙密封的几种异型截面橡胶密封结构的有限元分析

针对大缝隙密封要求,利用有限元方法,考虑了橡胶材料的非线性影响,分别对矩形、椭圆形、骨形、塔形和月形硅橡胶密封件和相应的O形密封圈的压缩变形过程、压缩反力、接触应力和性能特点进行分析,计算结果与压缩试验结果基本一致,证明有限元方法可应用于该类橡胶密封结构的设计分析。密封模拟试验结果表明,塔形和矩形密封圈可在较大缝隙时（大于5mm）保证良好的气密性,弥补了传统0形密封圈的不足。     

透平叶片顶部间隙流动特性的实验和数值研究

利用粒子图像测速技术(PIV)捕捉透平叶片顶部泄漏流特征,并以此数据验证湍流模型和用商业软件CFX12.0进行的数值模拟方法.所研究的叶片为典型的GE-E3叶片,为了展示泄漏涡的生成和发展过程,用实验数据展示了3个不同截面的速度分布.数值计算中使用了混合网格生成技术及5种湍流模型.通过与实验数据的比较发现:RNG k-ε模型计算所得的泄漏涡与实验所拍摄的真实流动能较好地吻合.此模型和计算方法同样适用于研究叶顶射流对泄漏流的影响.计算结果显示:通过叶片顶部气膜孔射流产生的阻挡效应,最多能降低6.12%的主流泄漏.     

导管内塞式量热计热流测量实验及数值模拟研究

对电弧风洞中超声速湍流导管内塞式量热计进行改进,采用测热端与校测件线接触的量热计和测热塞块边缘与校测件有0.4mm 缝隙的量热计。与传统的塞式量热计热流测量值进行对比,实验结果表明,在低压、低冷壁热流条件下3个量热计输出特性较接近;而随着压力、冷壁热流的增加,线接触量热计测量值略有降低,而测热端与校测件有缝隙的量热计测量值大幅增加。最后,通过数值研究了缝隙内的流动对热流测量的影响,同时,模拟了其它来流条件不变时来流马赫数对缝隙内流动的影响。     

无尾桨直升机实验研究(英文)

环量控制尾梁是无尾桨直升机反扭矩新技术。为了研究不同参数对环量控制尾梁的影响 ,设计制造了两个环量控制尾梁模型 ,本文介绍了该模型分别在风洞中和旋翼下进行的分布压力测量实验。通过对实验结果的分析、讨论 ,阐述了动量系数、缝隙几何参数以及相对来流速度等参数对环量控制尾梁上气动力的影响 ,并从理论上对实验结果进行了合理的解释。     

狭窄缝隙内的热流分布实验研究

在脉冲风洞中，和15.5，相应雷诺数的来流条件下，分别用平板和平头圆柱模型测量了狭窄缝隙内的详细热流分布。缝隙宽2mm，深25mm，模型攻角缝隙相对气流的偏转角β=0°～90°。本文给出了缝内典型热流分布结果，讨论了马赫数、攻角和偏转角对缝内热流分布的影响并与现有计算方法和实验数据进行了比较。     

一种基于量化力矩的静密封面缺陷补偿方法

在某次阀门静密封连接处漏气问题归零过程中,提出了一种基于量化力矩方法,用来弥补静密封面缺陷,以提高产品的静密封可靠性。     

逆向涡流发生器减小涡轮叶尖泄漏流的数值研究

逆向涡流发生器可以有效减小涡轮叶尖泄漏流,提高叶片周向载荷.对影响逆向涡流器减小泄漏流的几个关键因素进行了数值研究,结果表明:入流和出流孔径比增大,涡流器流量增加,对叶尖泄漏流的减小效果越好,孔径比2∶1时比孔径比1∶1时涡流器流量增加了24%,叶尖泄漏流量降低了0.8%,叶片周向载荷提高了1%;与叶片前缘布置涡流器相比,在叶片中后部布置时涡流器流量增大,叶片周向载荷提高;涡流器布置越密,涡流器总流量增加,布置33个涡流器比布置9个涡流器叶尖泄漏流量降低了1.6%,叶片周向载荷提高了2.7%;出流角越小,叶尖泄漏流量越小,叶片周向载荷越大,出流角30°时泄漏流量比60°时降低了1.2%,叶片周向载荷提高了约2%.     

某运载火箭贮箱法兰密封结构拧紧力矩的量化

为提高某运载火箭型号密封结构的可靠性,对运载火箭贮箱开口法兰密封结构拧紧力矩的量化进行研究。通过理论计算和密封模拟试验确定了七种橡胶密封件的拧紧力矩范围及最佳拧紧力矩值,实现了某运载火箭型号贮箱开口法兰密封结构的拧紧力矩量化控制。     

外并联式TBCC进气道模态转换风洞试验及模型典型影响因素分析

开展了外并联式TBCC进气道典型模态转换条件下的气动特性风洞试验研究，获得了其主要气动性能参数，并验证了所采用的CFD方法的基本可靠性。以CFD为主要手段，针对该TBCC进气道模型开展了侧板缝隙、前缘钝化以及内型面迎风台阶3方面加工偏差对进气道气动性能影响的研究。结果显示:分流板与侧板之间的缝隙导致了高、低速通道之间的窜流，在缝隙为0.5 mm时，高速通道总压恢复系数增加量可达2.13%，同时流量系数增加2.27%，这对进气道气动性能的评估产生了影响，模型侧板缝隙应小于0.5 mm；在一般加工精度（0.3 mm）下，前缘钝化半径对进气道气动性能的影响较小，进气道性能参数基本保持不变；在一般装配精度（0.5 mm）下，内型面迎风台阶对进气道流量系数基本无影响，进气道总压恢复系数的减小量小于0.44%，能够满足进气道气动性能的评估要求。     

计及机匣相对运动的涡轮叶片叶顶凹槽流动研究

叶尖泄漏流是造成航空发动机涡轮内部损失的重要因素,而凹槽叶尖是控制叶尖泄漏流的有效手段,准确了解凹槽内的流动结构有助于认识泄漏流的流动规律和泄漏损失的物理机制。为了详细研究考虑机匣相对运动时叶尖凹槽腔内流动结构变化及其对泄漏流的影响,搭建了可模拟机匣相对运动的低速平面叶栅实验台,该实验台可以进行不同叶型、不同叶顶结构以及不同攻角等因素的研究。采用PIV技术设计了一种可以在机匣相对运动时对凹槽腔内流动进行测量的可视化测量方法。使用该测量方法捕捉到了凹槽腔内旋涡的流动结构,结合数值结果分析了不同机匣运动状态下凹槽腔内流动结构的演化过程,结果表明:刮削涡在凹槽腔内形成类似气动篦齿的封严效果,减小了间隙出口有效流通面积,降低了凹槽叶尖的射流系数,从而达到了控制泄漏流动的目的;选择合适的负荷分布和凹槽几何能够提升刮削涡的堵塞效果并扩大控制范围;均匀加载叶片使用叶尖凹槽时控制泄漏流的效果更加明显;径向间隙的大小直接影响叶顶凹槽内部流动结构的产生和演化,从而改变凹槽叶尖控制叶尖泄漏的效果。     

轴流涡轮叶尖泄漏流动实验测量技术研究进展

基于公开文献与课题组现有实验研究成果，总结轴流涡轮叶尖泄漏流动实验测量的研究现状，并对未来发展方向进行展望。实验装置方面，现有大多数实验研究基于涡轮平面叶栅，针对旋转状态下间隙泄漏流动的测量较少；测量工况方面，低速条件下的实验研究较多，针对跨声速、超声速叶尖泄漏流动的研究较少；测量方法方面，多数实验为稳态定量和定性测量，且着眼于出口流场，针对涡轮转子叶尖间隙内部流动结构的非接触、瞬态测量研究较少；结果分析方面，多数实验着眼于分析泄漏流动对涡轮性能的影响，对泄漏涡非定常流动机理、泄漏涡与二次涡系的相互作用以及涡破碎的揭示尚不完全。基于涡轮转子实验台，结合端壁动态压力测量阵列，采用内窥式PIV、LDV技术对涡轮转子叶尖间隙内部及附近非定常泄漏流动的测量是一个亟待深入研究的重要方向。     

切向结构永磁同步电机中磁钢厚度对性能的影响

提出了切向结构永磁同步电机中磁钢厚度的约束条件;依据电机学理论并结合有限元计算方法,研究了气隙长度恒定时不同极对数下气隙磁密、每极磁通与磁钢厚度的关系,探讨了磁钢厚度对电机的过载能力、铁耗等性能的影响;在气隙长度发生变化时,为了保证漏磁大小不变,讨论了气隙与非导磁衬套厚度、磁钢厚度的关系。并指出:(1)气隙恒定时,随着磁钢厚度的增加,不同极对数时磁钢体积增大所提供的磁势对每极磁通的影响有所不同;铁耗和过载能力随磁钢厚度的增加而增大。(2)气隙增大时,为了保证气隙磁密和漏磁不变,必须增加非导磁衬套的厚度。(3)极对数增加时,减小磁钢厚度能提高电机的性价比。     

切向结构永磁同步电机辅助磁极的优化

为了减少切向结构永磁同步电机转轴侧永磁体的漏磁，提高气隙磁密，在切向结构永磁同步电机中合理引入辅助永磁体。辅助永磁体相对于切向永磁体的位置有3种．其中以模型b，c较为合理，永磁材料用量适中，对气隙磁通的贡献大。随着辅助磁极永磁体厚度的增加，气隙磁密增加，当永磁体厚度增加到一定值时气隙磁密开始减小（模型b）或几乎恒定（模型c），即辅助永磁体存在一个合理的厚度，该厚度与电机的极对数有关。     

潜射导弹级间段密封圈动态密封性能模拟试验方法

根据潜射导弹级间段密封圈在出水过程中的动态变形参数设计了一套模拟试验件和加载、加水及测量装置,采用摆锤冲击加载方式和裂纹动态张开位移测量方法再现了密封圈在导弹出水过程中的使用条件,证明密封圈在规定的开缝宽度、开缝时间和弹体内外压差的使用环境下能够保证防水和密封效果。利用两自由度冲击响应模型分析了试验的动响应曲线,给出了试验系统模态参数的识别结果。     

3自由度并联机构的位姿分析

本文对3自由度并联机构的位置正解求法进行了初步探讨。应用闭合回路方程法对空问3-RPS并联机构的输出件的位姿进行分析,推导出该机构的运动学正解。获得了输出件的位姿,给出该机构位姿分析的数值仿真实例。     

外啮合齿轮泵产生噪声的原因探究及解决方法

通过分析与研究,详细分析了外啮合齿轮泵噪声现象的机理:(1)外啮合齿轮泵制造精度不够;(2)外啮合齿轮泵高速旋转时出现抽空现象或者是吸油管路中途吸入空气;(3)外啮合齿轮泵出现困油现象而没有设计相应的缷荷槽;(4)外啮合齿轮泵采用较大正变位齿轮,齿数较少,排油压力脉动率增大,使外啮合齿轮泵产生噪声;(5)进出油口压力过大,压力急剧上升出现较大冲击,从而产生了噪声和振动。对此有针对性地设计出了消除外啮合齿轮泵噪声现象的特殊结构,不但大大降低了噪声现象,而且还提高了外啮合齿轮泵的容积效率。可为今后设计高质量的高转速外啮合齿轮泵提供一条新的途径。     

3-DOF转动柔索驱动风洞机构的力雅可比矩阵

简要概述了柔索牵引并联机器人在国内外的研究和发展现状,提出一种新颖的基于5根柔索牵引并联机器人的三自由度转动角度机构及测力一体化风洞试验装置。应用并联机构基本理论研究了机构的运动学逆解。依据空间解析几何理论,直接推导出在各柔索安装单分量力传感器时模型的感、测力变换雅可比矩阵。最后给出了数值算例,验证了该装置应用于风洞测力试验的有效性,为该测力装置应用于风洞试验奠定了基础。     

旋转光楔散斑照相术

本文提出了动态散斑照的一种新方法－旋转光楔散斑照相术，文中给出了理论分析及实验结果。该方法不仅能在一张记录介质上记录物体动变形的各状态的多通道散斑图，而且用全场滤波分析时，能方便地同时给出所有通道上的物体变形信息，得到清晰的、高衬比的干涉条纹图。这种方法是利用旋转光楔照相机来实现多通道动态散斑记录，具有设备简单、用途广泛等优点。文中给出了实测结果，理论分析与实验结果是吻合的。