航空发动机用聚四氟乙烯软管可靠性数值研究

在航空发动机中,外部管路常用于输送各部件间的燃油、滑油和空气等介质,是使用最多的零部件之一,是航空发动机的“血管”,其可靠性直接影响发动机的安全性。以航空发动机外部管路聚四氟乙烯软管为研究对象,采用数值计算分析方法,开展软管精细化数值仿真和软管在不同状态下疲劳试验等工作,分析压力载荷,外部振动,环境温度,以及安装的弯曲半径等因素对软管疲劳寿命的影响,计算表明,压力载荷、弯曲半径对软管可靠性影响较大,温度和管接头扭转对软管的可靠性也有较大的衰减。

热流固耦合下不同载荷对光热熔盐泵转子运行稳定性的影响

光热电站熔盐泵转子系统由于其自身结构及外部载荷激励,在极端运行工况下难以维持运行稳定性。针对该问题建立有限元模型,分析了温度载荷、流场力载荷、离心力载荷等对熔盐泵转子的应力变形规律;设置4种不同轴段长度的转子模型,分析不同转子模态振型、固有频率以及临界转速等动力学特性。研究发现:转子结构中最大等效应力出现在首级叶轮叶片进口与前盖板交界处,最大变形出现在首级叶轮前盖板尾缘处,流场载荷与质量力载荷使应力与变形在叶轮上大致呈现中心对称分布,温度载荷使得叶轮产生较大的形变;对首级叶轮进行强度校核后,所选材料满足结构强度要求。模型转子的固有频率随中间轴段长度的增加而降低,湿态转子模型的固有频率略低于干态固有频率;其他转子的一阶临界转速均小于转子的设计转速,只有A9转子的临界转速满足±10%安全裕度,不易在运行过程中发生共振。研究结果对于该类型泵安全稳定运行以及在能源应用等领域具有重要的指导意义。

航空用钢丝增强氟塑料软管脉冲载荷下寿命预测方法

钢丝编织增强氟塑料高压软管广泛应用于航空发动机管路系统,以航空用某型号软管为研究对象,结合数值和试验的方法,研究其疲劳寿命性能。基于压力载荷下软管应变测量和钢丝尺度软管精细化有限元分析得到压力-钢丝应力模型,结合应变载荷谱和钢丝疲劳试验得到的钢丝应力寿命模型,对用于航空发动机外部管路中的聚四氟乙烯软管在脉冲载荷下的寿命进行预测,预测结果略有偏大,主要由于脉冲载荷下软管周向应力较大,且脉冲累计会持续增大周向应力,使软管寿命加速损耗,软管在脉冲载荷下疲劳失效形式以斜口破裂为主,与应力分析得到的断裂平面方向一致。

垂直轴风力机尾迹的时空特性

基于非定常流场计算结果,对三叶片垂直轴风力机尾迹流场进行数值模拟,并在叶尖速比为2.65工况下对风力机尾迹流场进行频谱分析,然后采用动力模态分解(DMD)方法对垂直轴风力机尾迹流场进行模态分析。结果表明:近尾迹、过渡区尾迹和远场尾迹区具有不同的频率特征;而DMD分解结果提取了对应上述不同特征频率的流动模态,成功捕捉到了下游尾迹流场中不同尺度的流动结构,前5阶主要模态直观显示了尾迹流场中3个不同区域的流动特征结构。

尺度不变范数比正则的稀疏DOA估计

波达方向估计(Direction Of Arrival,DOA)通过使用传感器阵列来识别声源方位,而传统的DOA估计方法忽略了声源在空间分布的稀疏性,目前的凸稀疏DOA估计方法和非凸稀疏DOA估计方法所使用的惩罚函数未考虑稀疏度量l0范数的重要特性——尺度不变性,因此无法精确描述声源的空域稀疏结构,难以获得较高的DOA估计精度.为此,本文首先使用具有尺度不变性的范数比函数来逼近l0范数,刻画声源空域稀疏结构;接着,针对范数比函数的非凸特性,采用光滑化的思想,构建了平滑的近似函数;然后,构建了基于光滑lp比lq范数的稀疏DOA估计模型,开发了基于光滑lp比lq范数的稀疏DOA估计算法(Smoothed lp-Over-lqregularized Sparse DOA Estimation algorithm,SPOQ-SDOA).大量仿真分析表明,与流行的多快拍DOA估计算法相比,本文提出的算法在不同信噪比和快拍数下有更高的DOA估计精度和更好的性能表现.SWell Ex-96海试实验中的S5事件分析结果验证了所提算法的有效性.

对一种动态失速模型的改进及精度研究

基于现有的Hopf分岔法动态失速模型(Hopf bifurcation model),引入Wagner函数计算其附着流下等效攻角,对原模型的边界层再附着项进行一定修改,使新模型可表示为状态空间的形式,并为原模型补齐了对于阻力和力矩系数的建模。相比于常见的ONERA和Leishman-Beddoes动态失速模型,新模型在附着流下拥有与解析理论最一致的幅值及相位特性;分离流下,新模型在大部分情况下的计算精度优于常见模型,且能更好地捕捉初级失速涡和深度失速下出现的多级失速涡现象。其中对轻度失速的分析表明,各动态失速模型在轻度失速下的环量项建模仍具有一定的提升空间。

重型燃气轮机高雷诺数CDA叶型转捩特性数值计算

为研究重型燃气轮机的压气机叶片在高雷诺数工况下的气动性能,基于Gamma-Theta转捩模型的雷诺时均方程对某可控扩散叶型进行了数值计算。通过对比不控制马赫数与控制马赫数,分析高雷诺数对可控扩散叶型气动性能及转捩特性的影响。结果表明:在不控制马赫数条件下,在零攻角时,雷诺数从7×105增大为9×105,总压损失增加了约391.95%;在高雷诺数工况下随着雷诺数的增大,叶片流动损失不断增大,叶片可用攻角范围减小,同时在叶片吸力面出现激波,干扰转捩的产生。在控制马赫数条件下,当Ma=0.6时,在零攻角工况下,雷诺数从8.2×105增大为1×107,总压损失减小了约38.98%,吸力面转捩起始点从4.78%弦长处前移至1.11%弦长处;在高雷诺数工况下,叶片流动损失随着雷诺数的增大不断减小,吸力面转捩位置前移。

非均匀来流条件下风力机翼型结构非线性气弹稳定性研究

大型化趋势下风力机叶片刚度降低,出现颤振的风险增加,且风力机在运行中不可避免受到非均匀来流的影响。为考虑这一问题,对垂直方向波动来流中具有结构非线性的翼型气弹稳定性进行研究。基于小攻角假设,采用线性气动力模型建立考虑三次硬化刚度与非均匀来流作用下的二自由度二维翼型气弹模型,并通过数值积分方法对翼型气弹系统的动力学方程进行求解,得到不同来流工况下翼型系统的稳态响应形式。从时域、相轨迹以及频域上对获得的翼型振动信号特征进行分析,结果表明翼型受到垂直方向来流的激振作用出现强迫振动,在低流速下和临界速度附近造成振动强度明显放大,模糊颤振边界并使诱发颤振条件下翼型振动更加剧烈;在波动来流作用下气弹失稳的俯仰振动能量在一个频率带上分布,且在高于颤振频率的位置存在另一峰值,标志颤振的诱发是由俯仰振动受到气动力影响耦合到沉浮频率上所导致。

基于改进LB动态失速模型的翼型非线性气弹分析

基于改进后的动态失速模型,研究非线性气动作用下的二维翼型颤振特性。从初始附着流出发,对比研究临界速度以下、以上时,系统的时域位移、气动力变化,发现气动非线性主要影响临界流速以上的极限环振荡阶段;从振幅增速的角度,发现对系统稳定性强弱的判断受时间尺度定义的影响;从改变翼型平均攻角的角度,气动非线性在振动收敛时影响较小,而在颤振阶段影响较大,表现为改变系统的动态失速特性;对于高攻角下的初始分离流,不同计算结果展现出强烈的差异性、非线性,系统的颤振信号具有显著的单自由度特征。

尾缘变弯对翼型气弹特性的影响分析

对于可进行尾缘变弯的二维翼型,研究其不同变弯形式对系统气弹特性的影响。研究基于数学建模方法,推导受控变弯翼型的气弹动力学方程,并建立相应的动态失速模型进行气动计算。对定常变弯、简谐变弯两种常见工况下系统的临界速度变化进行分析对比,发现定常变弯对气弹稳定性影响较小,简谐变弯的影响也可归纳为受迫振荡。在对结果的观察中发现反相的攻角-弯度角相位对振幅发散具有一定的抑制作用,据此进一步研究受控反相变弯下的气弹特性,发现一定的控制参数下确可抑制颤振出现,但也可能导致系统出现新的位移响应形式。

模化比对船用排气红外抑制装置红外辐射特性的影响及修正

在两种典型船用燃气轮机排气系统红外抑制装置数值计算和试验测量的基础上 ,根据相似理论 ,分析讨论了模化比对气流和壁面温度场分布以及红外辐射强度的影响 .根据实物排气红外抑制系统的相应参数和模化比影响的量级 。

旋转对风力涡轮叶片边界层的影响

基于经典二维叶素理论的水平轴风力涡轮设计与性能预估方法，在高风速（高能量输出）工况下得到的功率输出值通常小于实测值，即存在三维失速延迟现象．通过分析旋转对风力涡轮叶片边界层的影响，揭示产生这种失速延迟现象的物理机理．并在相同的运行条件下，比较二维工况与三维旋转工况下边界层各关键参数的差别，从而得到由于旋转的影响，边界层中气流分离点位置延迟以及动力输出增加等重要结论．

船用燃气轮机排气红外抑制装置的流动分析

本文在分析船用燃气轮机排气系统红外抑制装置结构特点的基础上．从数值计算和实验测量两方面分析了该装置结构参数对气流流场的影响，以及温度场的分布规律，得到了若干结论，为工程设计和分析排气系统红外抑制装置提供了理论依据，具有一定的实用价值。

轮毂处理对单级压气机性能的影响

在单级轴流压气机的静子内径处进行轮毂处理 ,以模拟转子尖部的机匣处理。用小型五孔探针详细测量了最佳工作状态和近失速边界状态下转子与静子叶片排下游气流的三元流场 ,特别是其端部流场。结果发现 ,对于转子叶尖失速型的级 ,静子轮毂处理不仅可以提高级的稳定裕度 ,而且也提高了转子的稳定裕度。此外对级和转子性能的变化及转子与静子之间的相互影响作了一些初步研究 。

上海交通大学研究生培养机制改革的实践与思考

阐述了上海交通大学研究生培养机制改革的理念与思路,详细介绍了研究生培养机制改革的历程、措施及成效。在分析研究生教育存在问题的基础上,提出了下一步改革建议。

船用燃机新型排气红外抑制系统的数值计算与实验研究

本文以多喷口引射加多层气膜冷却的第三代船用燃气轮机排气系统红外抑制装置为例，发展并完成了模拟该装置气流流场及温度场的数值计算方法。在分析模型实测数据的基础上，提出了修正模化比影响的方法。

评估周向槽机匣处理扩稳效果的新指标

在分析周向槽机匣处理扩稳装置结构的基础上，采用三维粘性数值分析方法对带周向槽机匣处理的叶栅通道进行了计算，获得一些有益的结果。首次提出用通过处理槽的气流流通量评估周向槽机匣处理的扩稳效果和扩稳能力，分析讨论了处理装置的各种结构尺寸参数对扩稳效果的影响，并得到大量实验结果的证实。为工程设计压气机机匣处理装置提供了理论依据。

轮毂处理扩稳的机理探讨

在单级轴流压气机上,用周向槽式处理机匣在静子内径处进行轮毂处理,与转子尖部机匣处理作类比。用小型5孔探针测试技术详细测量了在最佳工作状态和近失速边界状态下静子叶片排下游气流的三元流场,特别是其端部流场,发现对于转子叶尖失速型的级,在其静子轮毂处理也可以提高级的稳定裕度。并提出其扩稳机理与失速转移的关系,提出了周向诱导速度影响二次流的物理模型,进一步剖析了周向槽机匣处理的扩稳机理。

水平轴风力涡轮设计与性能预估方法的三维失速延迟模型——Ⅰ.理论基础

目前广泛使用的水平轴风力涡轮设计及性能预估方法是基于经典的二维叶素理论以及二元风洞翼型实验数据。由于风力涡轮的三元作用及旋转影响，在高风速工况（即在高能量输出工况）下，应用该方法得到的功率输出设计值通常低于实际测量值，即存在失速延迟现象，大大限制了风力涡轮的作功能力。为了解决这一问题，在不改变原设计及性能预估方法理论基础的前提下，以旋转叶轮三维边界层方程为理论基础，分析讨论了产生这种失速延迟现象的机理。通过积分方程的求解，得到计及三元及旋转作用的关键影响参数，以及这些参数的作用范围和量级，为建立水平轴风力涡轮设计与性能预估方法的三维失速延迟模型提供了理论基础。