高负荷低压涡轮内部非定常流动机理及其控制策略研究进展

低压涡轮湍流问题是制约高性能航空发动机研制的难点之一。为了理清低压涡轮内部湍流流动机理,并掌握相应的控制策略,获得计及非定常流动特征的高负荷低压涡轮气动设计方法,基于课题组长期从事高负荷低压涡轮的研究基础之上,结合国内外低压涡轮大量研究工作,系统地介绍了尾迹扫掠下低压涡轮叶片吸力面附面层发展演化过程、端区二次流非定常特征变化以及相应的流动损失机制及其抑制方法。优化叶片载荷分布在一定程度上能够减小叶型损失和二次流损失;尾迹扫掠能够诱导吸力面附面层发生转捩从而减小叶型损失,同时也有助于抑制端区二次流的发展,但在不同雷诺数下,尾迹的作用效果可能不同;对于高/超高负荷低压涡轮,特别是在低雷诺数条件下,需要借助有效的流动控制手段来抑制分离。     

肋的几何参数对网格式肋化通道的传热与总压损失特性的影响

通过10个实验模型研究了肋宽与肋间距之比t/p以及肋宽与肋高之比t/e对网格式肋化通道的换热与总压损失的影响。实验模型分为两组:第一组5个45/45模型是由两块肋向角分别为45°与-45°的肋化板形成的;第二组5个45/60模型是由肋向角分别为45°和-60°的两块肋化板形成的。模型的t/e分别为0.25,0.30,0.50,t/p分别为0.25,0.33,0.50。在雷诺数为0.5×105～1.5×105时,t/e=0.30与t/p=0.50的模型换热效果最好,但同时压损也最大。45/45模型与45/60模型的换热效果没有明显的区别,但后者的压损却是前者的近两倍。根据实验数据拟合得到了有关参数的准则关系式。      

雷诺数对涡轮部件性能的影响

利用数值模拟手段研究了雷诺数对低压涡轮部件性能的影响,分析了低压涡轮内部流动的变化。结果表明低压涡轮效率随雷诺数降低而下降,且其变化趋势为非线性变化;叶片表面速度分布亦发生较明显的变化,导致叶型损失与二次流损失增大;结果还表明叶片表面速度分布的设计对涡轮性能随雷诺数变化的规律具有重大影响,在低雷诺数条件下涡轮部件的设计中需加以注意。      

运用损伤力学求解金属构件疲劳裂纹形成寿命的附加位移法

从损伤力学出发,建立了对金属构件疲劳裂纹形成过程进行损伤耦合的弹塑性应力分析及寿命估算的附加位移法。该方法较充分地利用了缺口构件疲劳损伤的局部性特点,其计算量远低于普通的全场数值解法。算例表明寿命的理论解与试验值基本吻合。该方法对于分析其他局部耦合问题也具有参考价值     

飞机主起落架机轮摆振分析

针对××型飞机主起落架上、下扭力臂之间装有附加阻尼器的特殊方案,分析了主起落架机轮摆振问题,讨论了各种参数的变化对防止摆振的作用,结果表明附加阻尼器对防止摆振的必要性和有效性。同时,又对该型飞机采用4轮小车式主起落架的改型方案,验证了去掉原来附加阻尼器的合理性。     

辐板式结构齿轮传动系统的振动

本文以一个典型的齿轮传动系统为例,讨论了辐板式结构对系统固有频率和振型等动态特性的影响,并进一步计算了当辐板柔度不同时系统的动态响应,得到了轮齿上的动载荷,分析了辐板柔度的影响和附加阻尼的效用,得出一些规律性的结论,以指导辐板结构的设计及其在减振降噪方面的应用。      

飞机壁板结构隔声计算与实验研究

研究了典型飞机壁板结构的隔声特性。在透射系数的计算中,考虑了飞行隔框、长桁对蒙皮刚度的影响,从而对透射系数中的刚度项进行了修正。对两种结构形式的壁板做了对比隔声实验与理论计算,计算结果与实验数据基本吻合。文中给出飞机隔声设计的~些参考性准则。     

空间级环氧树脂浇注体的电子辐照效应研究

通过地面模拟空间环境电子辐照条件(电子能量Ee=150keV;束流密度A=2.0(1012cm-2·s-1;辐照剂量范围Φ=0～5.0×1016cm-2;真空度10-6Pa,环境温度120K),研究了不同辐照剂量下环氧树脂浇注体648和TDE-85的质量损失、弯曲强度和表面的变化.试验结果表明,随着辐照剂量的增加,质量损失呈现先加速递增后趋于平缓的态势;弯曲强度呈现先上升后下降的趋势;树脂表面产生了放电现象;表面粗糙度也发生了不同程度的变化.     

压气机可变弯度静子叶片特性的试验研究

为省去进口导叶和复杂的防冰系统，可将风扇，压气机的静子设计成可变弯度，这样既能保持静子攻角．又能改善中低转速性能。为了获得可变弯度静子叶栅的性能，对开缝、堵缝叶栅，以及四种弯度叶栅进行了试验研究。研究结果表明：叶片弯角小于一定值时，叶栅的总压损失和出口气流落后角保持在可接受的范围．能达到调节气流出口方向的目的；弯角超过一定值时叶栅性能会恶化。     

速度比对波瓣混合器混合气动性能的影响

在常压、双涵进气条件下 ,通过对几种波瓣混合器与圆形收敛喷管组合的出口流场测试 ,研究不同外、内涵速度比情况下 ,波瓣混合器的混合气动性能 (压力和温度均匀度、压力损失系数等 )变化规律 ,为对比起见 ,还对环形混合器组合进行了试验。试验表明 :在本试验范围内 ,随着速度比的增加 ,压力均匀度曲线呈“凸”形 ,冷态试验时 ,峰值在速度比 1 .0处 ,热态试验时 ,峰值在 0 .68附近 (冷、热态峰值的速度都与温度比的平方根成正比 )。压力损失系数曲线呈“凹”形 ,冷态试验时 ,谷值速度比小于 1 .0 ,热态试验时 ,谷值在速度比更小处 ,温度均匀度曲线则随着速度比的增加呈下降趋势 ,在速度比 0 .2～ 0 .7之间 ,温度均匀度随速度比的变化基本呈线性关系 ,而在速度比大于 0 .7以后 ,则下降趋势变平缓。