环形燃烧室性能计算

在任意曲线坐标系下对包括扩压器和火焰筒在内的环形燃烧室三维两相反应流进行了数值模拟。燃烧室性能采用多维经验分析法估算所用的数学模型有 κ-ε,紊流模型 ,EBU -Arrhenius紊流燃烧室模型 ,六通量热辐射模型以及颗粒群轨道模型。在非交错网格体系下 ,气相采用 SIMPLE算法和液相采用 PSIC算法求解 ,通过两种工况和三种扩压器进口速度分布计算表明 ,所得的流场各气流参数分布和燃烧室性能较合理 ,本文所建立的程序可为燃烧室优化设计和研制提供有用数据。     

热环境下复杂边界环形板振动特性建模及分析（英文）

提出一种统一的方法来预测环形板在稳态热环境下的自由振动行为。基于谱几何法（Spectral geometry method, SGM）,采用改进的傅里叶级数展开环形板的位移。基于一阶剪切变形理论（First-order shear deformation theory, FSDT）得到了环形板的势能和最大动能。采用三组线性弹簧和一组旋转弹簧模拟环形板的任意边界,使用周向耦合弹簧以保证回转角为360°的圆环板周向边界的连续性,结合瑞利-里兹法构建环形板的理论模型,求解环形板的振动特性,通过与有限元（Finite element method, FEM）计算结果的对比,验证了该方法的准确性。本文采用无网格法,与目前主流的方法（如有限元法）相比,其计算效率更高。本文还研究了环形板的模态数值解和边界条件、内外半径比之间的关系。本文为环形板在工程实践中的应用提供了参考。     

双级涡流器环形燃烧室整体流场数值模拟

在任意曲线坐标系下对包括扩压器、双级涡流器及火焰筒在内的环形燃烧室三维两相燃烧整体流场进行数值模拟。由于环形燃烧室形状复杂,采用偏微分方程法与整体分区结合法生成环形燃烧室整体网格。所用的数学模型有:k-ε紊流模型、EBU-Arrhenius紊流燃烧模型、六通量热辐射模型以及颗粒群轨道模型等。在非交错网格系下,气相采用SIMPLE算法求解,液相采用PSIC算法求解。数值分析不同燃烧室进口气流参数以及涡流器几何尺寸对燃烧室流场的影响,并将计算结果与实验数据进行了比较。结果表明本文的计算方法合理性可用于环形燃烧室的研制与优化设计。     

环形剪切梁式载荷传感器

本文介绍了一种新型结构的环形剪切梁式载荷传感器(切应力感感器)。结合10tf、20tf环形剪切梁式载荷感感器的研制,重点介绍了这种传惑器的特点、结构形式、工作原理、剪切弹性元件的受力分析、设计与计算,简要的介绍了试验与测试结果、静态的基本性能和精度指标。     

环形燃烧室周向点火机理基础研究进展

先进航空发动机普遍采用环形燃烧室结构,其周向点火联焰机理对发动机点火可靠性具有重要研究价值。由于实验室尺度模型实验成本低、测量精度高,已经逐渐成为实验研究环形燃烧室点火机理的重要途径。本文介绍了国内外几种典型的实验室尺度环形燃烧室模型及其相关研究,包括法国巴黎中央理工大学EM2C实验室的MICCA燃烧室模型;剑桥大学的预混/非预混环形燃烧室模型;慕尼黑工业大学的缩比燃气轮机环形燃烧室模型;浙江大学的环形燃烧室和涡轮耦合的TurboCombo模型。环形燃烧室周向点火过程一般分为3个阶段:（1）初始火核的形成;（2）火核扩张发展,在点火针附近喷嘴处形成单个稳定的旋流火焰;（3）火焰沿周向传播,依次点燃全部喷嘴后稳定燃烧。影响周向点火联焰过程的因素众多,机理复杂,已有的实验和数值计算对当量比、点火模式、热功率、流速、喷嘴间距等因素影响下的点火、熄火、火焰传播模式、周向点火时间等特征规律进行了丰富的研究。近年来,在环形燃烧室模型上也逐渐开展了气液两相喷雾燃烧的相关研究。同时,高时空分辨率的先进激光诊断方法的引入也将进一步推动点火机理的更深入研究。     

环形激波聚焦流场特性的间断有限元方法(英文)

针对环形激波聚焦时产生的高温、高压特性,采用间断有限元方法对环形激波在同轴圆柱形激波管内的聚焦流场进行了数值模拟。为了验证采用方法的有效性,首先对经典激波管问题进行了求解,计算结果与解析解吻合很好。其次,对入射激波马赫数为2.0到5.0的环形激波聚焦流场进行了计算,获得了环形激波在圆柱形激波管内聚焦过程的气动特性。模拟结果表明,采用间断有限元方法能够有效地捕捉激波聚焦过程形成的绕射、反射和聚焦等主要流动特征,而且在聚焦点附近,数值解具有较大的梯度变化,表明该方法对间断解具有较强的捕捉能力。最后比较了网格尺度对聚焦点峰值压力的影响。     

用锥面镜制作环形全息光栅

本文提出一种新的制作环形全息光栅的方法－－即利用圆锥面镜反射波干涉获得等间距环形干涉条纹，并给出了圆锥面镜反射光干涉场的强度分布及环形全息光栅记录方法，这种环形全息光栅制作方法在光学测试、光通信器件等方面有潜在的应用前景。     

轮盘及带叶片轮盘振动分析方法

轮盘及带叶片轮盘的振动问题是航空涡轮机工程发展中最重要的问题之一。为了计算轮盘及带叶片轮盘的振动特性,人们已经进行了许多研究工作。近十年来,随着航空发动机技术以及有限元方法的发展,轮盘及带叶片轮盘的振动分析方法有了很大的发展。本文综述了国外有关轮盘及带叶片轮盘的各种振动分析方法。其中,有限元素法为最强有力的一种分析方法。近年来,在有限元素法中发展了一些新元素(如环形元素,扇形元素等)。若用这些元素来计算轮盘和带叶片轮盘的振动特性,可以大量节省计算机的存贮量和计算时间。因此它们对研究带叶片轮盘组合件的振动是十分有用的。本文介绍了40多篇文献。它们对研究轮盘及带叶片轮盘组合件的振动特性是很有价值的。     

环形流道流体阻力特性实验研究

针对环形流道下流体阻力特性较圆管阻力特性存在差异,对不同尺寸间隙的环形流道流体阻力特性进行了实验研究.依据圆管流体流动特性原理,推导出摩擦阻力计算公式,采集实验数据、计算实验结果,并对实验结果进行比较、分析.结果表明,环形通道流动特性与流道间隙大小有关,认为间隙为2.5mm是环形通道流动特性的临界点.研究发现,间隙尺寸大于2.5mm时摩擦阻力系数与理论计算相符,流态转捩雷诺数与常规尺寸基本吻合;间隙小于2.5mm为窄环形通道,窄环形流道流体阻力系数随间隙的减小而减小,流道流体流态转捩点明显提前,并且间隙值越小流态转捩雷诺数越小.     

磁粉检验标准环形试块的机理分析

为了分析控制磁粉检验系统综合性能的标准环形试块的机理，首先建立一个计算漏磁场的简化数学模型，然后解标量磁位的=维拉普拉斯方程，求出被磁化的环形试块上圆孔产生的漏磁场，计算环形试块表面的磁粉受力，分析其特点并得出相应的结论。     

一种高精度的矩形板弯曲元素

本文在物理概念的基础上提出了一种构造弯曲板插入函数的新方法。在矩形域内,按此方法得到了满足完备性要求的新的插入函数。此插入函数所包含的多项式项数在同自由度元素中是最多的。推导了以显式表示的12个自由度的矩形板弯曲元素刚度矩阵。 实例计算结果表明,本文元素收敛较快,精度较高,且具有单调收敛的特点,其扭转特性则更佳。     

等幅应变下环形金属橡胶的疲劳失效机理研究

金属橡胶在航空、航天以及现代工业等领域获得了广泛应用，其疲劳寿命对产品结构的可靠性有重要影响。本文对环形金属橡胶试件进行了4种振幅条件下的应变循环加载疲劳试验，研究了环形金属橡胶平均刚度和阻尼损耗系数力学性能的变化过程。结果表明：等幅循环应变下，金属橡胶疲劳过程可分成磨合和损伤两个阶段，磨合阶段平均刚度和阻尼损耗系数的分散性强于损伤阶段；平均刚度在磨合阶段增加10%～20%，在损伤阶段降低至初始刚度的70%；阻尼损耗系数在磨合阶段和损伤阶段持续降低至初始的60%～70%；振幅小于环形金属橡胶高度7.8%时，磨合阶段在疲劳周次中的占比显著下降。     

具有轴向力的连续质量梁元素

本文运用连续质量有限元素法研究了具有轴向力的梁元素。推导了均匀轴力作用下均匀梁元素的动刚度矩降和传递矩降。对受轴力作用的简支-简支梁的固有频率作了计算,得到与解析解完全一致的结果。并将所得的结果应用于离心力场中的铰支-自由梁的固有特性的计算。     

基于磨制精度的环形铣刀刃线几何模型

环形铣刀在精密铣削淬硬钢模具时,同球头铣刀相比具有较高的切削效率,和平头端铣刀相比具有较好的加工工艺性及已加工表面质量。为了精确磨制环形铣刀,通过对环形铣刀刃线进行理论分析,依据回转刀具的几何特征以及螺旋线的成形原理,推导出了环形铣刀等螺旋角的连续刃口曲线数学模型,所建立的刃线方程数学模型可精确表达周刃曲线与圆角曲线的几 何特征。结合所建立的刃线模型,采用Saacke五轴工具磨床对环形铣刀进行了磨制,刀具几 何参数检验结果表明磨制精度较高。     

环形叶栅内利用非定常激励减少分离区损失的研究

阐述了在环形扩压叶栅内利用非定常激励减少分离区损失的实验研究成果。在测得各个工况下环形叶栅的分离旋涡频谱特性的基础上,采用施加声激励的实验手段,系统研究了扩压环形叶栅内流动与非定常扰动之间相互作用的机理,证实了一定条件下的非定常扰动能促使叶栅分离区的减小,从而降低总压损失,达到提高气动性能的目的。分别从激励频率和强度的角度出发,探索了影响激励效果的途径。     

环形热管砂轮强化磨削弧区换热研究

磨削过程中,在超过临界值的高磨削热流密度下,即使有再多的磨削液进入弧区也无济于事,因为磨削液既已处于成膜沸腾状态,由于工件表面所覆盖的汽膜层的阻挡,磨削液很难真正起到换热作用,如不及时采取相应的措施,工件必定很快发生烧伤。本文结合热工领域的换热技术,提出一种基于热管技术强化磨削弧区换热的全新构想,并在此基础上研制了新型的环型热管砂轮,以大幅提高弧区临界热流密度。最后,分别使用环形热管砂轮和普通砂轮进行磨削测温试验,验证了环形热管砂轮高速疏导磨削热,降低磨削温度,从而提高材料去除率的巨大潜力。     

一种用于RM不稳定性研究的竖直环形激波管的设计与验证

设计并加工了一套竖直环形同轴无膜激波管,可用于环形汇聚激波诱导下的Richtmyer-Meshkov 不稳定性实验研究。与前人工作相比,本文在流体界面的形成以及流场的观测方法上做了较大的改进。通过实验和数值方法,对该竖直激波管产生的环形柱状汇聚激波的参数进行测量和分析,验证了同轴激波管形成柱状汇聚激波方法的可行性和可靠性。在界面形成方面,采用细丝约束肥皂膜技术形成正八边形气体界面,并利用数值方法考察了细丝对界面发展的影响。结果表明在界面发展的前期,细丝的影响几乎可以忽略。利用连续激光片光结合高速摄影相机对流场进行观测,获得了正八边形air/SF6气体界面在环形汇聚激波及其反射激波冲击下的演化过程,并与数值结果进行了对比,获得了较好的一致性,进一步验证了汇聚激波的对称性以及细丝约束肥皂膜技术用于形成多边形气体界面的可靠性。     

修正刚度阵的混合元素型法

作者曾将最优矩阵型法和元素型法中的排列方程法的推导步骤相结合,对质量阵建立了一种新的元素型修正法(本文称之为“混合元素型法”),企图保持最优矩阵型法的特点(即在目标函数中可引入任意的正定加权阵),又能得到带状的修正质量阵。最终发现这种混合元素型法得到的修正质量阵在本质上是满阵。后来,作者在推导上进行了改进,并引入加权矩阵Ⅴ,使得带宽外的元素在Ⅴ加权的意义下近似为零,从而获得一个“带状”的修正质量阵。本文是将这种改进后的混合元素型法扩展到刚度阵的修正,如首先根据最优矩阵型法建立如下条件被值问题由它的驻值条件解得 K=K_a-Mαφ~TM-M(β-β~T)M随之利用“排列方程法”将此式改写成如下元素型方程最后将K的元素向量{k_(ij)分割为带宽元素和非带宽元素子向量,并根据约束条件求取乘子α和β。由于这样定出的α和β总是无法保证非带宽元素子向量为零,所以本文选择某种加权矩阵,使得非带宽元素子向量在此矩阵加权的意义下近似为零,从而获得一个“带状”的修正刚度阵。     

二阶矩-EBU模型用于两相反应流场的数值模拟

采用RNG k-ε紊流模型模拟紊流粘性,二阶矩-EBU紊流燃烧模型计算燃烧速率,六通量热辐射模型考虑辐射传热对两相反应流场的影响,在任意曲线坐标系下对航空发动机环形燃烧室三维两相反应流场进行数值研究。气相流场采用P ISO算法求解,液相采用颗粒轨道模型,并用PS IC考虑气液两相的耦合影响。对两种燃烧室的流场进行计算的结果与实验数据对比,表明该计算方法可靠,可为燃烧室性能的改善提供有用依据。     

环形液池浮力-热毛细对流表面振荡现象的临界温差

对于上部开口的环形液池,加载径向温度梯度将使气液接触面上表面张力分布不均匀,耦合于地面的重力作用,将会驱动薄层流体形成浮力-热毛细对流.当径向温度差△T达到某一临界值△Tc时,一定厚度的液层表面就会出现具有一定规律的振荡现象.实验采用高精度激光位移传感系统,测量了液池表面某点位移随液层厚度h和径向温差△T的变化曲线,讨论了浮力-热毛细对流表面振荡的临界温差及两种驱动力的耦合问题,进行了表面畸变参数的无量纲分析,考虑了起始环境温度对临界温差的影响,推导了振荡相对较强时液层的厚度范围.