涡轮叶片先进气膜冷却与相关激光打孔技术进展

航空发动机涡轮叶片依赖于高温基体、热障陶瓷涂层和气膜冷却技术实现高的工作温度,进而实现高的燃油效率和推重比.介绍了气膜冷却技术的演化趋势,并通过猫耳异型孔与直圆孔的仿真对比,指出复杂异型气膜孔的重要性.进一步论述了单步加工异型孔的必要性和工艺方案,指出为解决单晶叶片异型孔加工难题,超短脉冲激光加工虽然成为研究热点,但水助激光加工更应该引起重视.     

基于热管理技术的航空发动机滑油系统热分析方法

为适应热管理系统技术提出的新要求,研究了航空发动机滑油系统热分析方法.应用FORTRAN程序,建立了几种不同的滑油系统热分析模型.针对典型发动机带加力转换活门、分主辅散热区和辅助燃滑油散热器处于齿轮泵回油路上的3种不同滑油系统散热方式,分别进行了滑油系统热分析,对计算结果进行了对比,分析了3种散热方式下的滑油系统温度水平,给出适合航空发动机热管理系统技术的散热方式的建议,即主辅散热区的方案能够初步满足热管理技术需求.适合热管理系统技术的滑油系统计算方法,可为采用热管理技术的发动机滑油系统热分析计算提供参考.     

挤压式液体火箭发动机水击特性研究

以某四氧化二氮/偏二甲肼挤压式液体火箭发动机为研究对象,建立了包括液路动力学模型、充填动力学模型和气路动力学模型的发动机系统启动过程动态数学模型。仿真计算了发动机系统启动过程中不同节流孔位置和大小时的水击峰压。分析表明,在靠近阀门处设置节流孔可明显减小水击峰压,对氧化剂管路的作用较燃料管路更明显;较小的节流孔利于降低水击峰压,但尺寸须合适,否则会因推进剂流量下降而在节流孔处形成发射。     

压缩空气瓶内凝结水水位检测方法的探讨

由于压缩空气瓶在使用过程中会出现瓶内残留凝结水的现象,从而影响压缩空气瓶的容积,并产生化学腐蚀,影响气瓶的整体强度和耐压性能及其的寿命。为此,应掌握气瓶内凝结水水位情况,并且提高检测水位准确度。提出了一种利用气体状态方程来计算压缩空气瓶的冷凝水水位新见解,对压缩空气瓶的安全使用具有重要意义。     

一种分析气体螺旋槽径向轴承的新方法

论述了一种用非正交坐标系中的流场控制方程分析求解气体螺旋槽径向轴承的新方法,这一方法使得螺旋槽径向轴承的计算和普通滑动轴承的计算一样准确方便。文中还用这种方法计算分析了气体螺旋槽径向轴承的静态性能,获得了一些有益的结论。     

高温风洞收集口喷水降温数值仿真研究

针对高温风洞中扩压器前段壁面防热问题，提出对高温气流外缘喷水降温的方法。通过在收集器入口与喷管出口间安装喷水环，利用液态水汽化吸热对高温气流进行降温，使扩压器壁面形成低温保护层。为了解该方法降温效果，本文利用DPM、组分输运等模型的耦合建立了超声速两相流CFD模型，对向超声速热气流喷水进行降温的过程进行了数值计算，计算结果表明，扩压器启动后有显著的降温保护效果。同时，为探索风洞排气背压和喷水量对风洞流场和壁面降温效果的影响，通过计算得出了变排气背压、变喷水量与降温效果之间的关系，为高温风洞收集口喷水降温装置的优化设计提供了参考。     

Kinetics of gas-Grain Reactions in the Solar Nebula

Thermochemical equilibrium calculations predict gas phase, gas-grain, and solid phase reactions as a function of pressure and temperature in the solar nebula. However, chemical reactions proceed at different rates, which generally decrease exponentially with decreasing temperature. At sufficiently low temperatures (which vary depending on the specific reaction) there may not have been enough time for the predicted equilibrium chemistry to have taken place before the local environment cooled significantly or before the gaseous solar nebula was dispersed. As a consequence, some of the high temperature chemistry established in sufficiently hot regions of the solar nebula may be quenched or frozen in without the production of predicted low temperature phases. Experimental studies and theoretical models of three exemplary low temperature reactions, the formation of troilite (FeS), magnetite (Fe₃O₄), and hydrous silicates, have been done to quantify these ideas. A comparison of the chemical reaction rates with the estimated nebular lifetime of 0.1-10 million years indicates that troilite formation proceeded to completion in the solar nebula. Magnetite formation was much slower and only thin magnetite rims could have formed on metal grains. Hydrous silicate formation is predicted to be even slower, and hydrous silicates in meteorites and interplanetary dust particles probably formed later on the parent bodies of these objects, instead of in the solar nebula. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

Friction and Wear Properties of Amorphous Carbon Nitride Coatings in Water Lubrication

The friction and wear properties of amorphous carbon nitride(a-CN x)coatings in water lubrication were reviewed.The influences of mating materials and tribological variables such as normal load(W)and sliding speed(V)on the friction and wear properties of the a-CN x coatings were analyzed.It was indicated that the specific wear rate of the a-CN x coatings was related to the hydration reaction of mating materials with water.If the mating materials were easily hydrated,the specific wear rate of a-CN x coatings was low.The water-lubricated properties of the a-CN x coatings were better in comparison to the a-C coatings.The a-CN x/Si-based non-oxide ceramics tribo-pairs exhibited the lowest friction coefficient and wear rate.To describe their friction and wear properties at the normal loads of 3—15Nand the sliding speeds of 0.05—0.5m/s,the wear-mechanism maps for the a-CN x/SiC(Si3N4)tribo-pairs in water were developed.     

带整体式粒子分离器的涡轴发动机进口支板的三维积冰数值研究

整体式粒子分离器对涡轴发动机的气动乃至积冰都会有影响。为了获得涡轴发动机进口支板的积冰特性,以包含整体式粒子分离器的涡轴发动机进气机匣为模型,选取间断最大结冰条件,采用欧拉-欧拉法模拟了进气机匣内的空气-过冷水滴两相流场,并计算了支板表面的水滴撞击特性,再应用考虑水膜流动和蒸发的三维积冰模型对支板表面的积冰进行了模拟。计算结果表明,机匣进口的水滴有99.4%进入了扫气流道,而且结冰参数在支板前缘上游呈现出明显的周向不均匀性。对于主流道下游的4片支板,仅距离蜗壳起始位置最近的支板前缘局部受到显著的水滴撞击,最大水收集系数达到3.8,当积冰总时间为74s时,该支板表面最大积冰厚度约8mm,其余3片支板表面几乎没有水滴撞击和积冰现象。本文的研究结果可为考虑整体式粒子分离器影响的涡轴发动机进口支板的防冰设计提供依据。     

不同密度比球体入水空泡流体动力特性研究

基于实验与数值计算相结合的方法,针对不同密度比的疏水性球体开展了垂直入水空泡形态及水下流体动力特性研究。建立了基于高速摄像法的小型航行体入水实验系统,并进行了入水空泡高速录像观察。基于VOF方法和动网格技术建立了考虑表面润湿性的回转体入水数值模拟方法。通过与实验结果对比,验证了数值方法的准确性和有效性。基于对实验与数值结果的分析,总结了疏水性球体的入水空泡及水冠发展随密度比与入水冲击速度的变化规律,对比了不同密度比球体在水下空泡夹断前后的流体动力系数。结果表明:随着入水冲击速度的增加,球体动能加大,入水空泡和水冠尺度增大,并从准静态闭合空泡逐渐发展为深闭合及面闭合空泡,临界速度随着密度比的增加而减小。此外,空泡夹断后会形成上下两股高速射流,射流的进一步运动加速了水面及球体附近空泡的溃灭。在流体动力特性方面,球体带空泡航行阶段的时均流体动力系数随密度比的增加而减小,而随入水冲击速度的变化较小,同时空泡夹断会造成流体动力较大波动。