民用飞机发动机舱隔热屏整体化设计结构优化分析

以现代民用飞机发动机舱隔热屏组件整体化研制需求为出发点,基于超塑成形/扩散连接技术原理和优势,对隔热屏组件进行结构整体化概念设计,设计2种结构验证方案,分别为2层平板结构和2层带加强筋结构。采用有限元分析方法,对2种设计结构进行力学性能评估,分析比较2种设计结构的1~5阶剪切屈曲模态和1~5阶压缩屈曲模态。通过对2种设计结构剪切屈曲模态和压缩屈曲模态分析,表明2层带加强筋的设计结构稳定性更高,满足整体结构制备的发动机舱隔热屏服役要求,可保证结构可靠性和安全性。     

氢气引导乙烯火焰非定常燃烧过程

基于脉冲燃烧直连式试验台,开展了超燃冲压发动机氢气引导乙烯火焰的非定常燃烧过程研究。燃烧室入口条件为马赫数2、总温950 K和总压1.0 MPa。试验过程分为4个阶段：冷流、引导氢气单独燃烧、引导氢气点燃乙烯、乙烯单独燃烧。基于高频壁面压力测量和火焰荧光高速摄影,获得了代表性测点的压力时间曲线及燃烧室内火焰发展历程,提取了压力平均值、振荡幅度和频率、着火时间及反应位置等重要信息,分析了不同燃烧阶段的非定常特性。试验结果表明：在氢气单独燃烧阶段,非定常特性源于凹槽后斜坡区域氢气反应强度的变化。在氢气点燃乙烯阶段,非定常特性由氢气和乙烯火焰的“交接”引起。在乙烯单独燃烧阶段,非定常特性由燃烧和超声速流动之间的耦合引起。     

旋流预混燃烧室火焰描述函数分析及其自激热声计算

为考察运行参数对火焰描述函数的影响,及验证结合火焰描述函数的燃烧室热声不稳定数值预测方法可行性,测量了一燃气轮机典型旋流部分预混火焰不同运行参数下的火焰描述函数,并结合该实测火焰描述函数及热态阻尼率,采用亥姆霍兹法数值预测了燃烧室自激热声振荡参数。结果表明,该旋流部分预混火焰的火焰描述函数具有低通和带通增益峰,随激励振幅增加,增益不断降低;相位值与频率基本呈线性关系。当量比较低时,火焰描述函数主要呈现火焰拉伸效应引起的低通增益峰;随当量比增加,低通增益逐渐减弱,涡脱落效应引起的带通增益峰逐渐加强。随空气流量增加,火焰描述函数高增益频率带明显拓宽,而高增益对应的施特劳哈尔数St边界变化较小,增益峰均位于St=0.23和0.80附近。结合实测火焰描述函数、热态有火焰下阻尼率及温度分布,亥姆霍兹法数值预测的特征频率相对误差约10%,速度振幅比绝对误差在0.05以下。     

一种清除引气污染物的空调梯形信号送风方法

针对现有飞机客舱空调采用常规的恒值信号送风,无法将引气污染物快速排出舱外的问题,采用计算流体力学（CFD）技术建立Boeing737飞机客舱仿真模型,并使用粒子图像测速（PIV）实验验证客舱仿真模型的准确性。提出客舱空调采用梯形信号送风,与客舱空调常规的恒值信号送风进行对比,以NO2为引气污染物,模拟在相同通风量不同信号送风下,天花板送风、侧壁送风、混合送风方式的流场特征与污染物扩散规律,将等效稀释通风量指标与吹风感指标结合,确定飞机空调最佳送风工况。仿真结果表明：采用等效稀释通风量指标对客舱整体排污效果进行评估,相比于恒值信号送风,客舱空调采用梯形信号送风在天花板送风、侧壁送风、混合送风方式下等效稀释通风量分别提高了78.2%、34.3%、23.1%。其中,客舱空调使用梯形信号送风在天花板送风方式下具有最好的排污效果,并且其吹风感指标DR(Draft Rating)低于20%,满足乘客热舒适性要求,梯形信号送风的吹风感指标优于方波信号送风,排污效果优于正弦信号送风。     

基于多紫外相机的旋流火焰三维锋面层析重建

旋流火焰锋面可表征火焰宏观结构和燃烧稳定性,其瞬态三维结构测量对旋流燃烧机理研究和旋流燃烧器优化设计具有重要意义。提出一种基于多紫外相机成像的测量方法,构建了基于多紫外相机阵列的化学发光层析成像（Computed Tomography of Chemiluminescence, CTC）系统,实现了低成本、高准确度的旋流火焰瞬态锋面化学发光信息获取;发展了基于预识别技术的联合代数重建算法（Simultaneous Algebraic Reconstruction Technique, SART）,通过光线追踪识别零强度体素,从而减少计算量和重建伪影。开展了数值模拟研究,以验证重建算法的准确性和抗噪性。最后搭建了甲烷-空气预混旋流燃烧实验台,开展了基于多紫外相机的化学发光成像系统标定和低旋流火焰锋面特性实验研究。结果表明,旋流火焰锋面反投影重建精度达到0.97以上,同时计算量减小了59.6%;稳定燃烧工况下,低旋流火焰在喷嘴出口处扩张,锋面呈现涡旋状的碗形结构;随着当量比的增大,火焰推举高度略有上升,火焰体积逐渐增大,燃烧稳定性增强。     

基于滑动截获和信号相关的对流层散射频谱感知

为提高对流层散射频谱感知的性能,提出了适应对流层散射多径衰落信道的频谱感知方案。针对对流层散射频谱感知性能低下的问题,在分集接收的基础上,分析对流层散射信道的时域扩散特性,提出滑动截获的方式截获信号,计算其最佳截获长度。同时,为降低噪声对检测性能的影响,利用信号的相关性,求出各截获窗内信号的相关矩阵,构造统计量,分别推导在Nakagami-m衰落信道模型下不同分集数时的检测概率和检测门限。通过仿真实验分析,验证在不同条件下所提频谱感知算法的性能,与传统算法相比,所提算法在对流层散射信道中适应性更好、性能更强。     

氧化剂含氧浓度对甲烷反扩散火焰光谱特性影响实验研究

为了研究氧化剂的含氧浓度对同轴射流甲烷反扩散火焰光谱特性分布的影响,采用光纤光谱仪对富氧层流甲烷反扩散火焰中发射谱线分别为314nm和430nm的激发态自由基OH*和CH*进行了光谱特性实验研究,分析了OH*,CH*辐射强度随氧化剂含氧浓度X_(O_2)的变化规律,及其沿反扩散火焰轴向与径向的分布特征。研究表明:甲烷反扩散火焰具有明显的内外双层结构,当氧化剂含氧浓度从21%增加到50%,反扩散火焰反应核心区直径增宽75%,而对火焰高度的变化却非常微弱。OH*和CH*辐射强度沿火焰轴向与径向均呈现先增后减的趋势。随着氧化剂含氧浓度增加,OH*辐射强度呈指数型增加,在距喷嘴出口2/3直径高度处处出现OH*和CH*辐射强度峰值,且峰值的轴向位置不随氧化剂含氧浓度X_(O_2)的增大而改变。     

通道中有稳定器的湍流流场分区计算方法

采用任意曲线坐标系对含有Ｖ型稳定器的通道内湍流流场进行数值计算。对含有Ｖ型槽的复杂流场中网格分区方法作了详细的分析,提出一个新的网格划分方法。数值计算采用曲线坐标系下非交错网格的ＳＩＭＰＬＥ方法,计算时对整个流场进行分区迭代,直到得到收敛结果。文中对一含有Ｖ型稳定器的直通道湍流流场进行了数值计算,结果合理。     

含硼富燃料推进剂燃烧波结构分析

采用微测温和火焰照相及SEM研究了含硼富燃料推进剂燃烧波温度分布、火焰结构及熄火表面；结合热力计算，分析含硼富燃料推进剂中硼燃烧反应类型。研究认为低压下推进剂燃烧波结构存在暗区；硼表面用AP包覆，可以降低暗区厚度，有利于改善推进剂的燃烧。     

基于火焰图像诊断的模型燃烧室燃烧不稳定特性

提出了一种基于火焰图像诊断的旋流燃烧室燃烧不稳定特性研究方法.分析甲基滤镜下高速CCD(charge coupled device)拍摄的火焰面振荡图像,发现不稳定工况下的旋流火焰在以较高频率抖动的同时伴随着周期性的火焰脱落,其脱落信息可由火焰面轴向峰值位置体现.对CCD图像进行数字图像处理获得轮廓线,统计其边缘轴向最...