高温高速气流中航空煤油横向射流实验研究

横向射流是航空发动机加力燃烧室中常见的煤油掺混组织方式。本文使用激光诱导荧光(PLIF)技术,在加力燃烧室的工况条件下,对航空煤油横向射流过程进行测量,研究了液气动量比、气体雷诺数、气体韦伯数对射流深度的影响。通过自编程序对煤油PLIF结果进行处理,获取了横向射流的射流深度。进行了空气来流温度303~1100K,气流速度100~300m/s,液气动量比9~843,气体雷诺数357~4863,气体韦伯数61~716内射流深度的测量。结果表明,射流深度随动量比的增加而显著增大;气体雷诺数的增加增强了动量比对射流深度的影响;射流深度随气体雷诺数的增加而增大,但增大程度随气体雷诺数的增加而减小;射流深度随着气体韦伯数的增加而减小,但气体韦伯数对射流深度的影响相对次要。通过对实验数据的拟合,获得了无量纲射流深度关于无量纲轴向距离、动量比、雷诺数以及韦伯数的经验公式。

非旋空气对分级贫油直喷燃烧室流动和雾化影响的实验研究

针对中心分级贫油直接喷射燃烧室头部,采用粒子图像测速技术、平面激光Mie散射技术以及粒径测量技术,对比研究了非旋流空气与旋流空气四种不同的进气比例对燃烧室流动特性、喷雾特性以及燃油粒径分布特征的影响。研究发现:在常温常压状态,随着非旋流空气比例的增高,中心回流区不断缩小直至消失,预燃级燃油锥角不断减小,雾化受到阻碍,主燃级射流由向主燃级偏转逐渐转为向预燃级偏转,主油破碎效果先恶化后优化。在旋流器压降为1%和2%工况下,非旋流空气对两级燃油雾化均有抑制作用,随着非旋流空气比例的升高,空气对两级燃油雾化的阻碍作用呈现先增强后削弱的趋势,在压降为3.3%工况,非旋流空气比例对燃油雾化的影响较小。结果表明:非旋流空气与旋流空气比例为1∶2时,能够得到较为良好的流场结构、燃油分布和雾化效果,综合性能较好,是最优方案。

两级旋流器径向间距对贫油直喷分级燃烧室流场和雾化影响的实验研究

主燃级旋流器与预燃级旋流器之间的径向间距是贫油直喷分级燃烧室一个非常重要的结构参数。本文利用粒子图像测速、平面激光PMie散射和粒径测量技术对3种不同径向间距条件下的流场和雾化特性进行实验研究。结果表明:在常温常压下,随着主/预燃级径向间距的增大,中心回流区由前窄后宽向前后宽度相同转变,两级间回流区不断增大;预燃级燃油锥角受径向间距影响较小,在空气压降的影响下,主燃级直喷燃油射流由向主燃级区域偏转转为向预燃级区域偏转,主油路雾化效果变差。主/预燃级径向间距为20 mm时,主油路和副油路都能获得较好的雾化效果。

选煤厂监控系统的自动化改造

针对兖矿集团济宁二号煤矿选煤厂原监控系统在实际生产运行中暴露出的问题,提出了系统改造设计方案,详细介绍了系统硬件与软件的设计。改造后的监控系统实现了生产管理自动化,提高了生产管理水平,取得了良好的经济效益。

军用运输类飞机适航性要求研究

本文对军用运输类飞机的适航性要求及其应用方法进行了深入研究，系统化归纳了4类不同的适航性要求以及设计理念，总结出一套完整的贯彻应用技术路线，并通过某型号适航工作的探索与实践，取得了初步的应用经验和成效，对国内军民机型号适航性工作的开展具有较强的借鉴意义。

排气弯管结构参数对回流环形燃烧室出口温度分布的影响

本文采用标准k-ε湍流模型进行弯管准三维轴对称和三维数值模拟,研究弯管几何结构对回流环形燃烧室出口温度分布的影响。结果表明,弯管中心轴线长度和进出口面积收敛比对出口温度分布有重要的影响,压力损失系数的影响次之。得到了弯管进出口温度分布系数的比值与压力损失系数、无量纲中心轴线长度和进出口面积收敛比的函数关系,所得结果可为满足出口温度分布系数的回流环形燃烧室排气弯管结构的优化设计提供有用的依据。

燃油分级对中心分级燃烧室NO_x排放的影响

对采用燃油中心分级方案的燃烧室NOx排放特性进行了实验研究.在进气流量、进气温度和进气压力一定的情况下,改变值班级和主燃级两级油量的相对大小,采用烟气分析仪在燃烧室出口截面测量NOx和CO的排放.对比分析了值班级燃油量、主燃级燃油量以及两级燃油比例对污染物排放特性的影响.实验结果表明,与主燃级相比,值班级燃油量对NOx排放的影响较大;在总油气比不变的前提下,存在一个最佳燃油比例使得NOx排放最低.

分级燃烧室预燃级旋流组织对点熄火性能影响的试验研究

为了有效拓宽多级旋流分级燃烧室的稳定工作边界,在模型燃烧室上开展了分级燃烧室点火和熄火特性试验研究,采用平面激光测量技术获得了燃烧室冷态流场结构和燃油浓度分布,分析了双级旋流预膜式空气雾化预燃级设计参数(两级旋流旋向、旋流强度)对流场结构、燃油浓度分布和燃烧稳定性的影响,并阐明了燃烧室点火和熄火特性与流场结构和燃油浓度分布的内在关联机制。结果表明,预燃级两级旋流反旋、适当减小内级旋流强度和增大外级旋流强度有利于改善这类分级燃烧室的点火和熄火特性。相关研究结论能够应用于分级燃烧室预膜式空气雾化预燃级设计。

燃气轮机透平叶栅流道内液体射流特性

为研究液体在透平叶栅流道内雾化特性，在直流道和折转角分别为30＆#176;、60＆#176;的叶栅流道内进行了液体横向射流雾化试验，试验来流速度为56-91m/s，喷嘴压差为50-400 kPa ，采用喷油杆结构布置在叶片前缘喷射燃料，用Fraunhofer 衍射技术测量液滴雾化细度，用CCD相机记录流道内液滴射流轨迹。研究发现：透平叶栅流道内液滴轨迹同时受液气动量比、叶片折转角度的影响，在叶片前缘向吸力面侧喷和逆喷时的雾化效果优于直流道内横向侧喷。喷嘴压差大于400 kPa时，向叶片吸力面侧喷的液滴索泰尔平均直径小于30μm，雾化粒径可满足燃气轮机燃烧室的要求。

预燃级内级旋流对燃烧室点/熄火性能的影响

常温常压条件下,在单头部矩形光学可视燃烧室试验件上,开展了预燃级内级旋流对点/熄火性能的影响研究,在此基础上,采用PIV和燃油PLIF光学诊断技术研究了火焰筒相对压降、预燃级燃油流量对流场结构及燃油空间分布的影响,结合流场和燃油分布试验结果,分析了预燃级内级旋流对点/熄火性能的影响,结果表明:预燃级内级有旋方案的点/熄火性能优于无旋方案,预燃级内级无旋将导致旋流器中心区域轴向产生高速正向射流,这不仅会破坏回流区结构,而且会影响燃油核心区的分布,这不利于点火器附近核心火团的生成和回流区火焰的稳定,最终导致点/熄火性能的恶化.

中心分级高温升燃烧室的油气掺混特性

针对超高温升燃烧室的需求,设计了一种基于中心分级燃烧方案的主燃级组合式旋流器头部结构.借助数值模拟,从油气掺混特性角度分析比较了主预级旋向和主燃级燃油喷点径向位置对燃烧室性能的影响.研究结果表明:主预级同旋布置加强了燃烧室内的油气掺混,降低燃烧室出口径向温度分布系数;增加主燃级燃油喷点的径向高度,显著改善了主燃级通道和燃烧室内的油气掺混,提高了燃烧效率并降低燃烧室出口温度分布系数,但同时导致油气掺混径向不均匀位置偏移,造成燃烧室出口径向温度分布系数增加.

正十二烷高温机理简化及验证

由于详细化学反应机理在模拟燃烧室燃烧时,计算量极大,很难被广泛运用。为了满足工程设计要求,采用替代燃料的简化机理进行计算不失为一种行之有效的方法。本文基于误差传播的直接关系图法和敏感性分析法对正十二烷180组分1962步高温机理(温度大于1100 K)进行简化,获得40组分234步化学反应机理。在温度为1100–1650 K,压力为0.1–4 MPa条件下,采用简化机理及详细机理对不同当量比、压力下着火延迟时间进行模拟,模拟结果与实验数据吻合得较好。通过对不同压力及温度下火焰传播速度进行模拟,验证了简化机理能够正确地反映正十二烷的燃烧特性。利用C_(12)H_(26)/OH/H_2O/CO_2等重要组分随时间变化的数据,验证了简化机理能够准确描述燃烧过程反应物消耗、基团变化、生成物产生的过程,并表明该机理具有较高的模拟精度。利用该简化机理对本生灯进行数值分析,结果表明该机理能够准确地反映火焰区温度和组分浓度的变化。紧凑的正十二烷高温简化机理不仅能够正确体现其物理化学特性,而且能够用于三维数值模拟,具有较高的工程运用价值和应用前景。

航空发动机燃烧室光学可视模型试验件及其流场测量研究进展

航空发动机燃烧室内的燃烧组织是高温高压受限空间内多级旋流复杂流场结构的气动、燃油雾化、蒸发、油气混合和燃烧化学反应多场耦合过程,而其流场特性影响雾化和燃烧过程,从而对燃烧室的燃烧性能具有决定性影响。对燃烧室内复杂强旋流流场组织机理的认识和高精度测试一直是发动机燃烧室研制过程中的难点之一。本文针对光学可视模型燃烧室试验件设计方法及典型发动机燃烧室的流场组织机理和特性进行总结,希望给发动机燃烧室研制过程中光学模型燃烧室试验件的设计提供一定的借鉴,深刻认识目前两类典型的传统旋流杯模型燃烧室和基于分区分级耦合燃烧技术的新型燃烧室的流场特性,促进航空发动机燃烧室的研制。

旋流雾化喷嘴雾化特性的数值模拟

为了掌握旋流雾化喷嘴的雾化特性,基于CFD软件建立了该喷嘴的几何模型进行数值模拟,在验证了网格无关性和数值模拟结果可靠性之后,通过VOF和Realizablek-ε模型对不同压差工作条件下和不同结构的喷嘴分别进行数值模拟。结果表明:旋流雾化喷嘴的雾化流量、雾化锥角和流量系数会随着进、出口压差的增大而增大;喷嘴的旋流强度会随着喷嘴进、出口压差的增大而减小;当喷嘴的出口直径和出口长度增大时,喷嘴的各项雾化参数与理论值更接近,相应的雾化效果变好。

基于Visual Basic的静态轨道衡计量系统

根据现有的硬件系统,利用Visual Basic语言编写软件,实现称重仪表与计算机间的通讯,以及计量数据的实时显示、计量报表生成、存盘、查询、打印等多种功能。

点火位置对中心分级燃烧室点火过程影响的研究

燃烧室点火可靠性关系到发动机的整体性能,而点火位置对点火结果具有较大的影响。为此,对点火位置在回流区边缘中游的点火过程进行实验研究,对冷态流场和燃烧过程进行数值模拟并与实验结果对比,验证了数值模拟的准确性,研究了不同点火位置的火焰传播过程。结果表明,点火初始时刻,在流场的作用下,火核首先在燃油浓度较高的周向进行传播,同时在流场的作用下沿轴向向燃烧室下游传播,最终在回流区的作用下运动至燃烧室头部。当点火位置位于回流区中上游时,点火成功的关键是火焰传播到靠近头部燃油浓度较高的区域,而点火位置位于回流区下游时,其点火成功的关键是火焰传播到燃烧室中心位置并具有较高的能量。最佳点火位置位于回流区边缘的中游位置。

运输类飞机风挡抗鸟撞适航符合性验证方法

每年全球鸟撞飞机事件频发,将鸟撞损伤对飞行安全带来的影响减至最小一直是不断追求的目标。通过对CCAR-25-R4《运输类飞机适航标准》中与风挡鸟撞密切相关的适航要求进行解读与分析,并基于某民用飞机型号经验,详细说明了如何将鸟撞适航要求融入飞机风挡设计阶段中,总结了一套可操作的满足运输类飞机适航要求的风挡抗鸟撞验证方法,为新研MA700客机风挡鸟撞的符合性验证提供了参考。

多级旋流燃烧室贫油熄火特性的实验研究和数值分析

贫油熄火极限是衡量航空发动机燃烧室性能的重要参数之一。针对多级旋流燃烧室,对经典的Lefebrve熄火模型进行了验证,加入旋流雾化对熄火的影响,结合旋流雾化的燃油平均滴径公式使得计算熄火极限更简便。设计了一套三级旋流燃烧室单头部实验件,搭建实验台并进行常压熄火实验,结合实验结果对改进的熄火模型进行了验证。同时对临近熄火过程中燃烧室流场进行了数值模拟,重点对熄火过程中回流区核心内关键特征参数进行了研究,总结了这些特征参数的变化规律,辅助分析燃烧室的贫油熄火极限。

飞机复合材料结构适航符合性验证思路研究

总结了复合材料结构的特点,分析了CCAR-25部中适用于复合材料结构的适航条款,明晰了复合材料结构在材料、设计、制造、验证等方面需遵循的适航要求。在此基础上结合咨询通告AC20-107B和相关工业标准,给出复合材料结构适航符合性验证思路。

基于一步最小二乘法建立航空发动机状态变量模型

研究采用一步最小二乘法建立用于航空发动机控制系统及故障诊断设计中的状态变量模型,结合伪随机二进制激励信号求取模型矩阵系数。在线性最小二乘准则下,算法保证模型动态响应与非线性模型响应一致,过程一步完成无须迭代。利用一步最小二乘法建立了JT9D涡扇发动机稳态工作点的小偏差状态变量模型,仿真表明该方法得到的状态变量模型能够精确拟合发动机的时域和频域特性。相比与传统拟合方法,该方法不仅计算速度快,而且拟合精度大大提高,验证了方法的有效性。