激波与蒸汽透平效率的关系

化工装置的高效化需求,使得蒸汽透平装置得到了广泛的应用。但蒸汽透平大型化局部会产生激波,会产生危害并且强度越高,危害越大。尽管透平结构上叶片和分离器作了改进,但在工艺上如何避免激波的产生和减弱激波强度是一个讨论的课题。文章针对空压机机组蒸汽透平排气压力高的问题原因进行分析,对装置运行和停车期间进行排查和处理,消除了空压机机组蒸汽透平排气压力高的问题,找到了蒸汽透平激波强度与效率的关系,保证了PTA装置经济、安全运行。

双输出激光强度电光调制

根据激光强度电光调制原理设计了双输出激光强度电光调制器．利用自行组装的实验系统进行实验，获得了比普通激光强度电光调制器高的信噪比．

悬空管线涡激振动强度分析

单跨和多跨水下悬空管线在水流作用下发生涡激振动．本文提出涡激振动的力学模型及涡激强度分析方法．最后通过实例计算和实验，验证了该算法的可靠性．

叶片吸力侧反曲率设计对流道内激波强度影响的研究

现代航空燃气轮机负荷升高,流道内马赫数提高,激波损失增大,流动熵增增加,气动效率下降,能量损失增加。在大功率高负荷航空燃气轮机中,激波对气动性能影响更加明显。本文对某型航空发动机涡轮叶型进行了改型设计,分析了在不同出口马赫数条件下激波的结构,研究了通过控制激波强度以减小叶型损失的方法。研究发现,吸力侧带有反曲率弧段的叶型对于控制激波强度、减少能量损失作用明显。

电弧放电减弱激波强度的仿真研究

为了研究电弧等离子体数学建模,首先分析了等离子体与超声速流场相互作用的机理,然后开展了不同放电组数、放电位置与电弧温度对激波减阻效果影响的仿真研究。结果表明:随着激励位置的前移,主流激波强度减小;随着激励组数的增加,主流激波前移,主流激波强度减小;热量源项温度存在一个阈值,能够使流场出现热节流现象。因此当温度继续增大后,激波变化不明显。最后进行了实验验证。研究结果表明施加等离子体激励减弱了尖劈前方斜激波的强度。同时,进一步证明了等离子体与超声速流场耦合的热机理。

削弱接受管内反射激波能量的实验研究

通过对现有的削弱气波机接受管内激波能量的方法进行一一比较后 ,提出了一种新的削弱反射激波能量的方法 ,即利用一种新型的填料———“多孔填料”使之与反射激波相互作用 ,削弱其能量 ,达到提高制冷效率的目的。通过实验对这种方法的可行性进行了验证 ,并对现象进行了简单的理论分析。

脉冲辐照下三维多向碳纤维编织复合材料热激波的实验研究

在“闪光二号”脉冲电子束加速器上,采用自行研制的保护环式石英压电传感器,对三维多向碳纤维编织复合材料的热激波传播特性开展了实验研究。结果表明: (1)在电子束能注量为382J/cm2 ~953J/cm2范围内,三维编织复合材料的热激波应力峰值在 97~406MPa之间,只是相同能注量下Ly-12铝的 8%左右,这表明该材料具有良好的衰减热激波的性能; (2)三维编织复合材料中的热激波,其波速较低(大约为 2. 78~3. 45km/s),只是Ly-12铝的 0. 4倍左右,其波形上升时间也比Ly-12铝的大; (3)热激波强度和能注量间近似有线性关系,但烧蚀质量却随能注量增加而增加,当能注量足够高时,质量亏损面密度几乎以指数方式增加。

水平荷载作用下单桩的动力分析

本文采用边界层模型分析了单桩在强烈水平激振作用下的动力反应,并且与大尺寸的模型桩的动力试验结果进行了对比。桩的动力特性用刚度、阻尼和位移的频率响应曲线来表达。文中着重研究了激振强度、重复荷载以及桩顶承台与地面的接触状态对单桩的动力特性的影响,并且讨论了桩顶轴向静荷载对桩的水平刚度和阻尼的影响。利用PILAY2和DYNA计算机程序得到的理论反应曲线符合单桩的动力实测结果。

亚燃冲压发动机建模及性能研究

关于冲压发动机动力性能优化建模问题,冲压发动机模型及特性与飞行高度、马赫数、攻角有关,决定发动机的性能因素。为了优化冲压发动机动力性能和控制系统设计总体规划,提出建立亚燃冲压发动机特性计算的数学模型,借助于simu-link仿真平台搭建了亚燃冲压发动机模块化的稳态仿真模型,进行不同飞行条件下的特性计算的分析,重点分析了不同进口条件对进气道正激波强度的影响。通过与GasTurb软件中模型参数比较验证了模型的正确性。仿真结果表明,模型可用于冲压发动机总体初步设计研究。

Richtmyer-Meshkov不稳定性强化混合参变机理

在不同参数条件下,计算分析了H_2O和N_2等混合物界面上激波诱导Richtmyer-Meshkov(R-M)不稳定性过程.采用有限差分方法数值求解了二维可压缩Navier-Stokes方程,对流项以5阶特征紧致-WENO混合格式离散,输运项以6阶对称紧致格式离散,时间方向以3阶显式Runge-Kutta方法推进.研究表明,界面振幅和激波强度增大,均可增强界面附近涡量场,强化混合.

高温空气中主要分子带系的F-C因子

从计入分子振转相互作用的电子态波函数出发，按自编程序计算了高温空气中主要分子带系O2（S－R），N2（1+），N2（2+），N(2+)（1-），NO（β），NO（λ）的F－C（Franck-Condon）。从而得出：当激液管低压端的空气压强为1333Pa时，入射激波及反射激波后高温空气的温度与微波强度的关系；各主要分子带系转动态分布与温度的关系；高温空气中主要分子带系F－C因子与激波强度的关系。计算结果甚好，它既适用于高温，也适用于低温情况下空气中主要分子的辐射问题。

Dynamic anti-plane interaction between an impermeable crack and a circular cavity in an infinite piezoelectric medium

Wave propagation in an infinite elastic piezoelectric medium with a circular cavity and an impermeable crack subjected to steady-state anti-plane shearing was studied based on Green's function and the crack-division technique.Theoretical solutions were derived for the whole elastic displacement and electric potential field in the interaction between the circular cavity and the impermeable crack.Expressions were obtained on the dynamic stress concentration factor(DSCF) at the cavity's edge,the dynamic stress intensity factor(DSIF) and the dynamic electric displacement intensity factor(DEDIF) at the crack tip.Numerical solutions were performed and plotted with different incident wave numbers,parameters of piezoelectric materials and geometries of the structure.Finally,some of the calculation results were compared with the case of dynamic anti-plane interaction of a permeable crack and a circular cavity in an infinite piezoelectric medium.This paper can provide a valuable reference for the design of piezoelectric actuators and sensors widely used in marine structures.

叶片顶端跨音速叶型的气动性能分析与优化

应用流动计算分析软件CFX,对某大型汽轮机末级动叶顶部截面叶型的跨音速流动进行了数值模拟研究,分析叶栅中激波结构特征和流动损失机理。采用3阶Bezier曲线表达叶型中弧线,2阶与3阶Bezier曲线组合表达叶型厚度分布,结合Kriging代理模型优化叶型,改善气动性能。结果表明:末级动叶顶部截面叶型气动损失主要与激波强度及其反射位置有关;叶型优化后,叶栅内激波强度减弱,相比原叶型,激波损失减少约32%,同时削弱了激波对边界层的影响,边界层损失降低约17%;优化叶型总压损失下降24%,气动性能明显提高。

跨音速透平叶栅尾缘劈缝射流的数值研究

采用Spalart-Allmaras(S-A)湍流模型对跨音速导叶尾缘劈缝射流的定常流动结构进行了模拟分析,研究不同尾缘射流压比对尾缘激波结构与强度、尾迹形态、各种能量损失的影响规律.结果表明:劈缝射流可以减小尾迹宽度与低速峰值,降低尾缘燕尾波的强度,射流对压力面侧激波的削弱作用更大;射流使燕尾波的形成位置更接近尾缘,导致燕尾波张角增大;射流可以降低叶栅的总动能损失,压比对激波损失和尾迹损失的影响更明显,但对边界层损失的影响较小;根据叶栅出口的状态可知,存在一个最佳的射流压比.

基于CFD的超临界翼型气动特性数值模拟

为了研究超临界翼型在跨音速叶轮领域的应用,对超临界翼型进行气动特性分析。本文以超临界翼型SC(2)-0712为研究对象,使用ICEM软件对其进行网格划分,在FLUENT中选择SST k-ω湍流模型,模拟研究了该翼型在不同马赫数和攻角条件下的升阻比变化规律,并分析了攻角变化对翼型激波位置和激波强度的影响。结果表明:对于超临界翼型SC(2)-0712,其升力系数随着攻角的增大先上升后下降,约在9°~12°攻角范围内出现峰值;阻力系数均随攻角的增大而增大,并呈近似线性变化;升阻比随着攻角增大而减小,并在6°攻角之后趋于平坦;攻角的变化对激波位置和强度有显著影响,且攻角越大,激波越靠近前缘,激波强度也越大。为超临界翼型在跨音速叶轮领域的应用提供理论支持。

二维超音速混合层中小激波的存在及其对流场结构的影响

在二维超音速混合层入口处引入T S波及其亚谐波 ,对扰动的空间演化进行了数值模拟 .研究了由扰动引发的小激波 (shocklet)的强度与入口处扰动幅值的关系 .分析了激波前后扰动速度剖面的变化 ,发现小激波的存在对扰动速度剖面有显著影响 。

斜激波总压损失率极小值理论解与物理意义

以法向马赫数作为激波强度表征量,对斜激波关系式进行重新推导,得到了穿过激波总压损失率极小值的理论解。控制方程表达式为激波角对物面角的线性函数。依据斜激波总压损失率极小值解析公式,首先,绘制了针对超声速流总压损失率应用的楔形角-激波角-马赫数的斜激波效率图。其次,通过生成斜激波三维总压损失率等值线图,呈现了总压损失率在楔形角-激波角-特征马赫数空间上的分布规律。此外,利用斜激波效率图,揭示了等总压损失率条件下马赫数与激波角的对称双解现象。

斜激波极值规律的边界层影响

采用边界层理论与斜激波/膨胀波精确算法,建立一种结合Eckert参考温度法和Illingworth-Stewartson变换法优势的边界层权重算法,用于研究超声速黏性楔面边界层位移厚度对斜激波极值规律的影响。分别应用层流NavierStokes方程和湍流Navier-Stokes方程的CFD解算器对边界层新模型进行了算例精度评估。在来流马赫数为1.2~2.4和楔面角为3°~20°的范围内,压强比的相对误差小于0.1%。计入层流与湍流边界层影响的理论模型研究表明,边界层影响使得最优马赫数增加;对于层流边界层,最优马赫数增量约为0.001 5~0.003 3;对于湍流边界层,最优马赫数增量约为0.002 8~0.006 1。

零预旋涡轮动叶吸力面无遮盖段内凹型线激波损失抑制方法研究

为降低以气流加速为主要做功手段的零预旋涡轮动叶激波损失,提出了以折转角为控制变量的吸力面无遮盖段内凹型线量化设计方法。根据激波等强度时波系总损失最小的原理,建立内凹型线诱导激波和吸力面尾缘外伸激波等强度气流关系方程组,求解内凹型线最优折转角,实现激波等强度设计。内凹型线具有最优折转角时,内凹型线诱导激波有效减少吸力面尾缘外伸激波的波前马赫数及气流折转角,激波系总压损失系数降低,叶栅总压恢复系数提高1.5%,表明该方法能够用于低激波损失叶型吸力面内凹型线量化设计。

跨音速透平叶栅尾缘劈缝射流气动性能分析

基于定常RANS方程,采用Spalart-Allmaras（S-A）湍流模型,数值模拟某跨音速导叶尾缘劈缝射流的定常流动结构,分析尾缘劈缝射流对尾缘激波结构、尾迹流动特性及叶栅气动性能的影响。研究表明：开缝射流显著降低尾缘压力面侧燕尾波强度,并使激波在相邻叶片吸力面入射点向上游移动;当叶栅出口马赫数小于1.35时射流使吸力面燕尾波强度减弱,而达到1.35后射流使该侧激波强度增大;在不同出口马赫数下射流均能降低叶栅动能损失。