旋转状态边界层速度场及温度场特性实验

针对涡轮转子叶片内冷技术,使用TR-PIV(time resolved particle image velocimetry)技术与热线技术同步原位测量了壁面加热条件下旋转通道内边界层速度场和温度场特性。结果显示:旋转数大于0.48时前缘面附近出现了回流现象,并从受力分析的角度给出了解释;回流区一般出现于流场下游、较大密度比、较高旋转数下,可以利用回流区的影响达到增强前缘面换热的目的;得到了旋转条件下无量纲温度型、温度脉动量和努塞尔数的变化规律,可以看出湍流边界层内部的温度场分布在旋转效应的影响下产生了强烈的不对称性,与静止条件下的标准规律相比会产生一定的偏差。     

基于CFD的某减速器飞溅润滑仿真分析与验证

为评估飞溅润滑减速器的储油结构是否合理,基于计算流体动力学方法,建立了包含机匣、螺旋锥齿轮等构件的某减速器飞溅润滑动态仿真模型,开展了气液两相流飞溅润滑流体仿真计算与分析,获得了减速器内部的滑油运动轨迹及分布云图。通过仿真分析可以发现:输入端油兜收集到的滑油量为531 mL,大于输出端收集到的滑油量65 mL;4号油兜收集到的滑油量为0 mL,结构设计存在不合理之处,并进行了飞溅润滑试验验证。仿真分析结果与试验结果的趋势一致,验证了仿真分析方法的准确性,为飞溅润滑减速器储油结构设计提供了指导。     

跨声速叶栅通道中叶片压力面簸箕孔型气膜冷却特性

在跨声速叶栅通道内,试验研究了叶片压力面气膜冷却特性,详细地对比分析了在不同主流进口雷诺数(Re=17×105,37×105,57×105)、出口马赫数(Ma=081,091,101)及多个气膜吹风比(M=05～30)条件下的压力面簸箕孔型气膜冷却效率。试验结果表明:主流出口马赫数变化对气膜孔下游冷却效率的分布与具体数值均无影响;而主流进口雷诺数的影响较大。增大主流进口雷诺数使得气膜分离再贴附对应的吹风比相应增大,Re=17×105时在吹风比M=10时出现气膜分离与再贴附现象,而Re=37×105和Re=57×105对应的临界吹风比则分别为20和25;主流进口雷诺数越大,小吹风比下近孔区域的冷却效率越高,而在孔下游区域则相反;大吹风比下,则主流进口雷诺数越大冷却效率越小。     

涡扇发动机最小红外特征模式性能寻优控制研究

为抑制涡扇发动机排气系统的红外特征,提出一种基于红外预测模型的最小红外特征模式性能寻优控制。首先,建立一种排气系统正后向红外辐射强度简化预测模型,该预测方法考虑了排气系统内高温部件和尾喷流的红外辐射,以及尾喷流对高温部件红外辐射的吸收作用,具有可信的仿真精度;其次,基于涡扇发动机部件级实时仿真模型,增加了从外涵引气冷却中心锥和尾喷管扩张段内壁的冷却结构和红外预测模块;最后,基于该模型探索了最小红外特征模式的优化原理,并选用可行序列二次规划(FSQP)算法,通过控制高温壁面冷却气的流量,主燃烧室的燃油量以及尾喷管喉道面积,对两个亚声速巡航状态的工作点进行实时优化。仿真结果表明:在满足发动机推力恒定以及其他约束条件的前提下,发动机通过最小红外特征模式性能寻优控制,其排气系统后向红外辐射下降了30%以上,红外抑制效果显著。     

输油顺序对飞翼飞机的空中配平影响研究

通过对某飞翼飞机输油顺序的研究,分析了在不同输油顺序下飞机重心的变化情况及在不同重心位置下升降舵偏转角和飞翼飞机的配平状况.通过对最小配平阻力和飞机最佳重心位置的研究可知,改进飞机的输油顺序,可以增加飞机的巡航时间并改善飞机的操纵能力.     

Transient performance and intelligent combination control of a novel spray cooling loop system

Effective thermal control systems are essential for the reliable working of insulated gate bipolar transistors （IGBTs） in many applications. A novel spray cooling loop system with integrated sintered porous copper wick （SCLS-SPC） is proposed to meet the requirements of higher device level heat fluxes and the harsh environments in some applications such as hybrid, fuel cell vehicles and aerospace. Fuzzy logic and proportional-integral-derivative （PID） policies are applied to adjust the electronic temperature within a safe working range. To evaluate the thermal control effect, a mathematical model of a 4-node thermal network and pump are established for predicting the dynamics of the SCLS-SPC. Moreover, the transient response of the 4 nodes and vapor mass flowrate under no control, PID and Fuzzy-PID are numerically investigated and discussed in detail.     

涡轮叶片微小通道气膜新型复合冷却结构设计

利用数值模拟的方法,研究了一种应用于涡轮导向器叶片的微小通道气膜新型复合冷却结构.重点是对微小通道和气膜孔的新型复合冷却方法进行结构设计并进行结构优化,探讨不同的冷却结构形式对流动和换热的影响.研究表明:不同的复合冷却结构对冷却效率和压力损失的影响不同;在所设计的几种复合结构中,分枝小通道结构在平衡冷却效率和压力损失方面有着较好的效果;所计算的几种复合结构的结果都显示,微小通道气膜新型复合冷却结构的冷却效率高于铸冷叶片的冷却效率,冷却效果好,具有巨大的应用前景.     

耐低温、耐油丁腈橡胶复合材料的制备

研究了丙烯腈含量、增塑剂种类、硫化体系以及增塑剂的用量对制备耐低温、耐油丁腈橡胶复合材料性能的影响.随着丙烯腈含量的增高,丁腈橡胶胶料的硫化速度加快,耐寒性下降;对比研究葵二酸二辛酯(DOS),邻苯二甲酸二辛酯(DOP)以及聚醚类增塑剂(TP-90B),发现采用DOS制备得到NBR复合材料的脆性温度要低于其他2种增塑剂,该种增塑剂制备得到的胶料耐低温性要优于其他2种增塑剂;通过研究硫黄硫化体系、过氧化物硫化体系以及复合硫化体系3种硫化体系,发现复合硫化体系制备得到复合材料的脆性温度要比其他2种硫化体系制备得到的复合材料低,采用该种硫化体系制备得到的复合材料的耐低温性也更好.另外,随着增塑剂用量的增加,复合材料的脆性温度变得越低,耐低温性越好.     

铜颗粒污染物对变压器油运动黏度的影响

变压器油中铜颗粒污染物的存在极易影响油液的理化性能,甚至导致重大生产事故,因而根据ISO4406:1999标准,配制了24组不同污染度的含铜颗粒油样并通过实验测试了变压器油样的运动黏度性能（40℃）,获得了实验范围内铜颗粒污染度对油液运动黏度的影响规律;然后根据测试数据采用偏最小二乘（PLS）法和支持向量机（SVM）法建立了油样中不同粒径、含量的铜颗粒与油液运动黏度的数学模型,探讨了不同粒径、含量的铜颗粒污染物对油液运动黏度的影响规律。结果表明:随着铜颗粒污染度的增加,油液的运动黏度减小;铜颗粒污染物粒径在15～25 μm范围内对油液运动黏度的影响较大,且粒径越大,油液运动黏度也越大;所建立SVM模型对验证集进行预测的相关系数和均方根误差（RMSE）分别是0.962 6、4.597×10-5。为消除实验误差,减少人为因素的影响比较准确地掌握铜颗粒污染物对油液运动黏度的影响提供了新的途径。      

涡轮导叶前缘多排孔冷气掺混数值模拟

针对某三维扭转冷却涡轮导叶在前缘开设3排冷却孔,冷却孔流向夹角均为90°,径向射流角分别为30°,60°和90°,分别采用点源项与真实孔射流两种方法对前缘冷却孔气动性能和冷却特性进行了对比研究,分析了点源项与真实孔冷气掺混机制以及不同径向射流角对叶栅通道流场和冷却特性的影响.结果表明:真实冷却孔射流对前缘附近约10%轴向弦长范围内的流动影响较大,冷却效果涵盖了整个导叶;点源项方法所得压力与非冷却涡轮很接近;冷气径向喷射角减小,真实孔模型导叶表面温度下降了8%~16%,而点源项模型导叶表面温度降低了21%~23%.在工程实际中不能将点源项法计算结果用作定量评估依据.