基于GasTurbTM的双转子涡扇发动机性能研究

基于国内外涡扇发动机及其部件特性研究结果,本文旨在以双转子高涵道比涡扇发动机E3某型号为研究对象,通过GasTurbTM仿真平台,建立动态部件模型。基于相似理论及模化原理,在核心机工作点匹配约束条件下,对其部件特性进行研究,从而获得航空发动机在非稳定工况下的整机性能和工作特性。研究结果表明:在其他条件一定的情况下,双转子发动机的核心机效率和流量随高低压转子转速的增大而增大,伴随着涡轮前温度的升高,推力逐渐增大,耗油率先增大后减小;高压压气机的增压比偏离设计值的程度对油耗影响较为明显。

空气系统转静腔室轴向力计算与试验研究

燃气轮机转子的轴向推力是燃机总体设计的重要指标之一。燃机转子轴向推力必须保持在一个合适的载荷范围内,即作用在轴承上的轴向推力大小合适且不换向。因此,对空气系统转静腔室轴向力展开计算与试验研究,开展空气密封系统流体网络计算,揭示转-静盘腔气体轴向力产生机理,将转-静盘腔气动推力与转子支承系统解耦,提出一种转-静盘腔气动轴向推力的直接动态测试方法,搭建了转-静盘腔轴向力机理试验台,开展不同压差与不同转速下的转-静盘腔轴向力测试,并利用理论计算与仿真计算对试验结果进行验证,结果表明轴向力直接测试方法准确、可靠。以上研究结果对揭示燃气轮机转-静盘腔轴向力产生机理,明确影响燃机高压转子轴向力大小与方向的关键因素具有重要意义。

基于ABAQUS的剪切机箱体仿真分析及优化设计

剪切机箱体是剪切过程中主要的承力部件,其结构的强度和刚度决定了整个设备在工程运用中的可靠性和安全性。基于ABAQUS软件,对剪切机建立了有限元分析模型。通过设计载荷试验,对比了剪切机箱体变形的试验值和分析值,验证了有限元分析模型的正确性。针对剪切机箱体应力和变形较大的问题,对剪切机箱体进行优化设计,并对优化设计后的剪切机箱体再次进行了有限元仿真分析。优化后的剪切机箱体应力和变形得到了明显改善,为剪切机箱体的结构设计和优化提供了参考。

斜面型自补偿油封的热-结构耦合分析

传统唇形油封在使用过程中,存在不耐高温、耐磨性能差、摩擦生热高、使用寿命短等问题,为此,提出了一种使用斜面型自补偿油封代替传统的唇形油封的方法,利用数值分析软件进行了油封的热-结构耦合分析,探究了摩擦温度对油封热应力的影响规律。首先,利用数值分析软件建立了斜面型自补偿油封的动力学模型,采用热-结构耦合的分析方法,进行了油封温度场的求解;然后,引入温度场对油封应力进行了求解,对比分析了相同工况下唇形油封和斜面型自补偿油封温度场的区别;最后,搭建了高压高转速密封实验台,使用PT100温度传感器、瞬态液晶测量等新技术,进行了密封点-面测温,开展了斜面型自补偿油封温升特性的实验研究。实验结果表明:斜面型自补偿油封摩擦温升较唇形油封低,唇形油封的高摩擦生热性及材料的高弹性造成了唇形油封热应力集中,影响了唇形油封的使用寿命;在相同工况下,斜面型自补偿油封较唇形油封摩擦温升低,转子转速每增加1000 r/min,唇形油封的温度平均上升16.9%,斜面型自补偿油封的温度平均上升14.1%;转子转速在3000 r/min~4000 r/min时,斜面型自补偿油封稳定时的温度比唇形油封低21.1%~26.3%。研究结果表明:在相同工况下,斜面型自补偿油封的温升要低于唇形油封;斜面型自补偿油封的低摩擦温升,对于提高密封的使用寿命具有指导意义。

基于黏弹性材料的直齿圆柱齿轮轴系降噪研究

为了降低直齿圆柱齿轮端面的辐射和传导噪声,在前人研究的基础上,选用具有黏弹性特性的高分子材料——丙烯酸酯和聚氨酯,分别将其尽可能均匀地涂抹在直齿圆柱齿轮的两侧端面,对比了涂抹不同材料、不同涂抹厚度的降噪结果。试验结果表明,选用的高分子材料均能够降低直齿圆柱齿轮的辐射噪声;在一定厚度范围内,降噪幅度随材料涂抹厚度的增加而增加。

某三级轴流式低速压气机零级气动优化设计

基于相似理论为某一三级轴流式低速压气机增加一个高效零级使压气机流量增加了12.5%,同时达到增加压比的目的。由于流动缺陷集中在静叶上,利用三维粘性计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)技术对静叶进行重新改型设计:采用可控扩散叶型(Controlled diffusion airfoil,CDA)控制叶片表面速度分布,控制了叶片表面附面层厚度,尾缘逆压梯度减小,很大程度减小了叶栅后半部分的三维分离;为进一步缓解端壁处的低能流体堆积,采用端弯技术,在改善端区流动的同时也很好的改善与原机的匹配,提高零级性能,最终提高新型压气机的效率,达到设计要求。同时分析加零级前后压气机特性曲线,证实喘振裕度得到了保证,分析进出口气流角表明加级后原机部分仍然保持原来的相似运行条件。

轴流压气机吸雨特性的数值研究

航空发动机在吞雨工况下的运行安全及稳定性是亟待解决的重要问题。雨水的吸入改变了发动机的工作特性,影响发动机稳定性,为了探究液态水吸入对航空发动机压缩部件性能的影响规律,本文基于CFD软件平台,对单级轴流压气机的吞水过程进行了三维数值模拟研究。研究过程考虑了液滴蒸发、颗粒气动及撞击破碎等方面的影响,分析了不同吸雨工况对压气机性能的影响。结果表明,液态水的吸入可导致压气机流量、压比和效率的降低,且性能恶化程度随着吸雨量的增大而增大;压气机扭矩的增加与吸雨量成正比;液态水的吸入使得吸力面气流分离区域向前缘移动,叶背附面层损失增大,叶栅通流能力降低;大颗粒水滴在单级压气机中的蒸发作用并不显著,蒸发效果对压缩性能影响不大。

沉降离心机流场分析与结构改进

沉降离心机的生产能力取决于流体的运动形式与运动速率,因此对沉降离心机内部流场的研究有助于沉降离心机的结构优化设计。本文采用流体计算力学技术对沉降离心机在稳定工作状态下的内部流场进行仿真分析,解释在实际生产过程中出现的一些现象,并对沉降离心机结构作出若干处优化。通过沉降离心机结构改进前后的流场仿真分析研究对比,为优化后的沉降离心机的性能可靠性提供一定的理论依据。

机械设计中不锈钢材料的选择及应用

当前全球经济一体化快速发展,且机械行业发展迅速,机械行业在提升国民经济和促进工业发展中占据重要地位。为适应社会的发展,机械行业中材料的运用也在日益革新,且对机械行业的材料要求越来越高。故如何选择合适的材料在机械设计中运用关系中机械行业的发展和进步,同时也影响着机械制造的生产效率和质量。不锈钢是机械设计中常用的材料,其性能好,应用范围广,在机械设计材料中占据重要地位。因此要想提高机械行业的生产效率,满足当前机械行业的发展需求,就应该对机械设计中所使用的材料性能等进行了解,以便于保证机械行业的稳定运作。

沉降离心机停车过程的流场分析

沉降离心机的旋转部件为柔性轴机构,因此在停车过程中会发生剧烈振动从而导致澄清后的料液与料渣混合在一起,造成料液分离效果降低。对离心机停车过程中的流场进行流体仿真计算,模拟流体在停车过程中的运动形式,分析料液运动方式与排渣情况,从而为离心机的结构设计与操作流程提供可靠的理论的依据。

氮氧化物尾气吸收塔的方案优化研究

尾气吸收塔用于高放废液玻璃固化过程中的氮氧化物尾气吸收,是整个系统的关键设备之一。本文针对塔内尾气吸收过程的基本单元,利用空气-氨气-水对两种不同规格的孔板开展实验,研究了气液两相通过孔板的传质效率,阐明了开孔直径和液相流量对吸收率的影响规律。结果表明:吸收率随开孔直径的增大而降低;随液相流量的增大而增大。为高放废液玻璃固化尾气吸收塔的方案优化提供了参考。

沉降离心机的性能分析

沉降离心机的生产能力取决于流体的运动形式与运动速率,因此对沉降离心机内部流场的研究有助于分析沉降离心机的性能。采用流体计算力学技术对两种沉降离心机在稳定工作状态下的内部流场进行数值仿真,解释在实际生产过程中出现的一些现象。并通过对两种沉降离心机转鼓内停留时间以及料液运动形式对比,得出从这些方面分析正杯离心机的性能要优于倒杯离心机的结论。

基于ABAQUS的热室设备断裂故障仿真研究

热室设备处于高放射性、高毒性的密闭环境,在外部工作载荷作用下其零部件存在发生断裂失效的风险,严重影响运行效率与安全。文章基于ABAQUS仿真平台,建立断裂故障仿真模型,模拟构件在外部载荷作用下发生裂纹扩展的动态行为并分析该过程的响应特性。研究表明,热室设备断裂时在裂纹尖端释放出高频应力波,传递至构件表面,呈现出明显的突发型信号特征,具备良好的可监测性。

玻璃固化用电磁冷坩埚温度场研究

使用冷坩埚对核废料进行固化处理后将固化体深埋可以防止核废料污染环境,而固化时熔体的温度分布将直接影响固化体的质量。利用Ansys软件建立了温度场计算模型,并通过试验验证了模型的准确性。利用此模型分析了冷坩埚玻璃固化时熔体不同位置以及不同电源参数条件下的温度分布。结果表明,随着电流值和频率的增加,加热到工作温度的时间缩短,但温度梯度增大,使熔体内部温度分布不均匀。熔炼过程中应根据实际情况添加机械搅拌。