航空燃油离心泵参数化设计方法研究综述

燃油离心泵是航空发动机控制系统的关键动力元件，结合当前航空燃油离心泵技术发展和设计需要，本文总结对比了离心泵典型参数化设计及优化设计方法。首先分析了离心泵四种参数化设计方法的技术特点及其局限，考虑到离心泵参数设计方法中存在的随机性和盲目性问题，进一步补充分析了离心泵的结构优化方法，包括基于启发式算法的全局优化方法、基于梯度的优化设计方法和基于代理模型的优化设计方法三类，并指出了三类优化设计方法亟待解决的科学和技术问题。在此基础上，通过分析国外航空发动机燃油离心泵的发展状况，指出了我国航空发动机燃油离心泵所面临的技术挑战、问题和技术发展方向，并立足于现有国内设计基础，给出了夯实我国航空燃油离心泵设计能力需开展的基础性研究工作。     

复合叶片对小流量工况下燃油离心泵非定常特性的影响

为了研究长中短复合叶片对小流量工况下燃油离心泵非定常特性的影响规律,基于CFD技术对某型燃油离心泵进行了非定常数值模拟。首先,分别建立原型方案和带有长中短复合叶片的优化方案的离心泵三维模型和网格模型。其次,基于RNG k-ε湍流模型,对两个方案中泵内流动非定常特性进行数值计算。仿真结果表明：长中短复合叶片减弱了叶轮流道内的大尺度漩涡,降低了叶轮的出口滑移,使得压力分布更加均匀。同时,叶轮与隔舌的动静干涉造成了蜗壳内一定程度的压力脉动产生,且长中短复合叶片相对较低。另一方面,小流量工况下,优化方案中离心泵的扬程为1826m,效率为26.9%,比原型方案中离心泵的扬程和效率分别提高了3.6%和2.6%。     

基于线性位移模式的环形谐振子理论研究

环形谐振子理论是谐振陀螺研究领域的重要内容,然而在目前经典环形谐振子理论中,仍 存在很多问题尚未解决,例如:挠度控制方程不能精确求解环形结构的弯曲问题,获得的二阶弯曲 角频率及进动系数理论解不能充分反映出其随尺寸参数(如高度h、曲率半径r 等)变化的影响规 律等。为了克服上述不足,从环形结构理论的基本假设和基本条件出发,基于环形结构的线性位 移模式假设、虚功原理和哈密顿原理,建立新的环形谐振子理论,包括广义本构关系、平衡方程和 边界条件等,获得环形结构静态弯曲问题的解析求解方法和动态问题的理论解。最后,针对典型 的环形结构静、动态问题,通过与其他理论结果进行对比,验证了理论和求解方法的正确性。工作 表明,进动系数不是恒定的,其值会随着结构尺寸的不同在0.4附近很小范围内发生变化。     

基于AK-IS法的航空齿轮泵滑动轴承可靠性分析

为研究高转速、低介质黏度运行的航空齿轮泵滑动轴承动压润滑可靠性，通过将Reylonds润滑方程与影响矩阵耦合，建立了考虑轴瓦弹性变形的航空齿轮泵滑动轴承弹流润滑(EHL)模型。考虑滑动轴承尺寸公差和运行工况等引起的不确定性，将与滑动轴承润滑特性密切相关的动压润滑的压力峰值作为可靠性判据，采用自适应Kriging和重要抽样法相结合的AK-IS法对滑动轴承动压润滑特性进行了可靠性及灵敏度计算。研究结果表明:考虑轴瓦弹性变形的压力峰值比刚性轴瓦压力峰值降低15.04%，表明滑动轴承弹流润滑对轴承动压润滑的影响不能忽略；基于AK-IS法的航空齿轮泵滑动轴承动压润滑可靠性分析具有准确性和高效性；各不确定因素对动压润滑可靠性的影响程度不同，其中轴承的半径间隙对可靠性最敏感，转速对可靠性最不敏感。