宽速域可调进气道密封腔流动特性研究

为了满足高超声速飞行器的宽速域进气需求,一般考虑使用可调进气道,此时进气道内部需要安装动密封结构。陶瓷栅片密封凭借其优异的耐磨损性和抗高温氧化能力是最理想的选择。使用陶瓷栅片作为密封件后,密封室内会形成受侧板边界层影响的三维空腔流动。以密封腔模型为基础,提出对密封腔流动和泄漏通道流动解耦化处理,并分别对进气道密封模型和泄漏模型进行了建模。利用数值模拟方法,改变来流边界层厚度以及来流速度研究不同来流条件对长密封腔结构类型流动特性及泄漏规律的影响。分析发现,长密封腔在Ma4.5高超声速来流下表现为开式空腔流动,对边界层厚度以及来流马赫数的变化相较于短密封腔更为敏感;来流马赫数的改变使得密封腔内流动结构变化较大,相应泄漏通道的入口压力分布也存在很大区别。

开口条件下高速离心机机室流场模拟及试验研究

为研究离心机机室开口条件下机室内流场特性及开口对风阻功率的影响,首先基于CFD(计算流体力学)方法建立了某离心机机室流场分析模型,针对机室开口状态进行了模拟,对比了风口竖直及倾斜对换热的影响;其次在某高速离心机上开展了流场测试试验,获得了机室内压力及风速的空间分布,及随离心机转速的变化规律,并对比了圆盘转子与转臂转子的风阻功率差异。研究表明滑移网格技术可用于计算离心机机室内旋转流场,倾斜通风口更有利于机室通风换热,并降低离心机运行的风阻功率;对旋转部件上凹坑等进行整流可有效降低风阻功率;圆盘转子的压差阻力远小于转臂转子。通过合理设计通风口可提高机室换热效率,研究可为高速离心机机室及温控设计提供参考。

某大型水电站导流洞进口闸室结构三维有限元分析

某大型水电站导流洞进口闸室结构为一个典型的三维受力结构,特别是封堵期作用于闸门上的最大水头达到120m,水推力大。为了保证导流洞进水口闸室结构在复杂受力情况下的安全可靠性,建立闸室整体有限元模型,并参考类似工程相关计算,主要对该导流洞进口闸室结构在完建期、运行期和封堵期3种工况进行三维计算分析。

径向进气室对离心压缩机气动特性影响的研究

对某带有径向进气室的离心压缩机模型级进行数值研究,通过与轴向进气模型级的对比,着重分析了径向进气室对压缩机性能及内部流场特性的影响。进气室引起的叶轮进口流场非均匀性可以使级效率在设计工况下降约3%,叶轮各流道进口冲角存在显著差异,整个工况范围内周向平均冲角比轴向进气低1.4°左右,同时叶轮旋转也会引起进气室流场的非对称分布。

腔体长度对三角形入口突扩腔体射流流场的影响

采用粒子图像测速(PIV)技术对三角形入口突扩腔体喷嘴在5种不同腔体长度下的出口段射流流场进行了测量,分析了腔体长度对三角形入口突扩腔体喷嘴射流流动特性的影响.结果表明:当腔体长径比L/D≤1.06时,射流不发生振荡;当腔体长径比L/D=1.36时,射流发生偏斜;腔体长度继续增加,当长径比L/D=1.67时,射流发生自激振荡,并在1.67≤L/D≤2.42内维持这种状态.

管壳式换热器进口管箱流场的数值模拟分析

管壳式换热器进口管箱中流体的流场分布对换热器的换热效率和管子与管板连接处的泄漏失效有着重要的影响。采用流体力学的方法,对不同流量下,不同管箱直径、长度、不同管程数时管箱内的流场和压力场的分布进行了数值模拟。模拟结果清晰地显示出管箱内流场和压力场的分布状况,可用于分析不同区域管子与管板的连接接头开裂、泄漏和换热器整体换热强度不高的原因,指出了改善管箱内流场分布的途径,对工程实际具有重要的理论和应用价值。

头部两侧进气固冲发动机补燃室内流场研究

采用PDF燃烧模型对头部两侧进气固冲发动机补燃室内流场进行数值计算,分析了高空和地面两种不同冲压喷管出口背压环境对冲压发动机二次燃烧的影响,并与试验结果进行了比较。利用该数值模拟方法分析了进气道出口形状、进气角度、飞行侧滑角等对发动机补燃室燃烧性能的影响,结果表明:进气道出口形状改为"肾形"可以改善补燃室绝热层的工作环境,但不利于补燃室内的掺混燃烧;随着进气角度的增加补燃室内的二次燃烧效率有所提高,但角度太大时弯头内侧有高温区出现;飞行侧滑角对该种进气形式的补燃室燃烧性能影响较大。

冲压发动机燃烧室压力脉动对进气道的影响分析

冲压发动机燃烧室燃烧时产生的振荡会以声波的形式对进气道结尾激波产生干扰。本研究采用数值方法模拟了不同燃烧室压力脉动频率和振幅对进气道工作状态的影响情况。计算模型为轴对称混压式进气道,控制方程采用雷诺平均N-S方程,湍流模型为标准k-ε模型。求解时时间推进采用二阶隐式格式,空间离散采用AUSM格式。计算结果表明,燃烧室压力振荡频率越大进气道结尾激波运动幅度越小,而振荡幅值越大进气道结尾激波的运动幅度越大。

二次进气固冲发动机补燃室粒子沉积数值模拟

基于随机颗粒轨道模型和颗粒部分沉积模型,对二次进气固冲发动机补燃室壁面的粒子沉积进行了探索研究,讨论了空燃比、进气间距及流量分配比等参数对沉积的影响。结果表明,随空燃比增大,沉积区域有一个明显的前移,空燃比对沉积的影响分为两个阶段;进气间距对沉积的影响较复杂;流量分配比增大,沉积区域变化不大,但沉积总量增加。

小缸径柴油机直喷式燃烧系统的研究与试验

本文论述了小缸径(80mm以下)柴油机直喷式燃烧系统的研究与试验,给出了有代表性的DI175F直喷式柴油机的研究试验结果,并与原机175F和国外同类机型柴油机性能做了比较。其比燃料消耗率由原机278g/(kW·h)降低到250.9g/(kW·h),手摇起动最低温度由原机0～5℃降低到—12℃。本研究结果性能指标已达到国外同类机型90年代水平,为我国小缸径柴油机直喷技术的应用提供了可靠的依据。

超燃冲压发动机研究综述

超燃冲压发动机技术是一项新型的、具有广阔发展前景的推进技术。本文对国内外超燃冲压发动机最新研制情况进行了综述,重点论述了该类发动机关键技术研究情况,并对关键技术研究及思路提出了几点建议。

基于CFD数值模拟的换热器管箱内流场分析

管壳式换热器进口管箱中流场分布对换热器的换热效率和管子与管板连接处的泄露失效有着重要的影响。本文设计了三种不同半锥角的开式导流筒,采用CFD数值模拟方法,以流场和压力场的均匀性作为衡量指标,研究了不同导流结构和普通管板上流场和压力场的分布。根据模拟结果可以看出,导流筒能较好地改善管箱管板上的流场和压力场分布,其中半锥角为60°的导流筒流场均匀性最好,压力分布也比较均匀,但半锥角对压力分布影响不大。研究结果对管箱内导流筒的选型和设计具有一定的指导意义。

高超声速进气道中壁龛式预燃室进气特性

在空气流量 4 6 9kg/s左右的地面连管试验台上 ,研究了高超声速进气道中壁龛式预燃室内外流场的气流特性。试验发现 ,壁龛式预燃室中流动状态的变化与激波 附面层之间相互作用关系密切。虽然在壁龛式预燃室中测得的总压值较低 ,气流总压损失较大 ,但仍满足两股气流之间超燃点火的压力匹配要求。因此 ,提出的壁龛式预燃室方案是可行的。

平行平板流动腔入口和出口结构对流场影响的数值研究

本研究针对现有平行平板流动腔的结构特点,在相同流量和压差的情况下,分别研究了三种不同入口和出口结构对流动腔内流场的影响。结果显示,采用对称的入口和出口结构,流动腔内部的压力值可由计算公式得到;流体进入流动腔时,均匀的流场可以减小入口长度;在设计平行平板流动腔时,合理的选择几何尺寸比选择入(出)口结构更重要。研究还发现,为了保证细胞在流动腔内的力学环境尽可能相同,流动腔的高度不宜过小。

变比热激波关系式及其在高超声速进气道计算中的应用

本文根据空气热力性质表建立了空气热力性质的解析表达式,从气动热力学基本方程和激波前后比热比不同出发建立并推导出完全变比热激波方程组及其解法。对分别使用变比热激波关系式与定比热激波和等熵流关系式计算结果进行的比较表明,使用变比热激波关系式进行高超声速进气道气动热力学分析计算,能够减少定比热假定产生的偏差。

中压内缸进汽腔温度场的测试与分析

为了验证采用传热系数经验公式计算温度场的准确性,利用温度场测试和有限元计算2种方法对某在役超超临界1000 MW汽轮机中压内缸进汽腔的温度场进行了研究,得到了中压内缸进汽腔各测点温度的实测值,并与额定负荷工况下各测点温度的计算值进行了比较。结果表明:进汽腔内壁的金属温度计算值与实测值拟合较好,经验传热系数设定合理;进汽腔外壁的金属温度计算值比实测值偏高较多,经验传热系数给定值偏小;利用温度场实测值迭代反算传热系数的方法可以用于指导后续的汽轮机设计。

离心压缩机进气室的结构改进

采用数值模拟方法对某一离心压缩机进气室内部全三维有粘流场进行了详细的分析,得到了进气室内各主要气动参数的分布情况。通过在进气室喉部增加导叶以及对导叶出口弯道型线进行改进等方法有效减小了进气室内的气流分离。数值计算结果表明,改进后计算模型出口多变效率提高约1.5%,效果显著。

双侧进气突扩燃烧室冷态三维流场数值模拟

用k-ε模型及SIMPLE算法对双侧进气突扩燃烧室的进气道及主燃室进行了冷态流场数值模拟,分别对主燃室和进气道进行了二维模拟及三维模拟;燃烧室的突扩比为1.1。计算结果表明:在进气道的预燃室旋流器后方形成了一个细长的中心回流区,回流区延伸到预燃室外的主燃室中,主燃室在头部有一个小回流区,在进口处也有一个极小的回流区。研究结果表明,主燃烧室中现有回流区尺寸及强度不能满足火焰稳定的要求,须进一步采取其他措施以改进火焰稳定。

循环流化床锅炉一次风室送风口的改进设计

针对循环流化床锅炉布风板处压力分布不均的现象进行了分析,提出在一次风口处加装散流器式导流装置的改进方案,并利用Fluent软件对改进前后一次风室的流场进行了数值模拟.结果表明:改进前,由于风口与边界之间、2个一次风口之间间距较大,在射流卷吸作用下,一次风入口与边界以及2个入口之间形成较大的回流区,气流向下运动,易抽吸炉渣,影响锅炉的经济性;改进后,一次风室内大回流区变小,在布风板下形成较宽的静压层,在风口附近压力较小,随着气流的扩散,动压逐渐转变成静压,静压力逐渐变大,布风板处压力分布均匀,避免了气流向下的抽吸现象,可有效改善布风板处压力分布不均的问题.

超声速弹用液体冲压发动机一体化性能建模与仿真

文中研究了燃料为煤油的弹用液体冲压发动机工作原理和工作过程,建立了液体冲压发动机一体化性能分析模型,包括锥形进气道基本性能多项式拟合模型、一维燃烧室模型和喷管性能模型。并结合液体冲压发动机一体化性能模型,通过仿真分析了某超声速弹马赫数、高度和余气系数等飞行参数对液体冲压发动机比冲和推力等性能参数的影响规律,得出的结论可为超声速弹总体方案论证、弹道规划和动力系统一体化优化等设计问题提供基础和理论依据。