集气腔总压对电弧喷射推力器工作过程的影响

为了研究集气腔总压对电弧喷射推力器工作过程的影响,在分析其工作机理的基础上采用化学非平衡流动和稳态电磁流体电磁场模型对不同集气腔总压下推力器工作过程进行了数值模拟.流体力学方程组和电磁场方程考虑了多种流动机理及电磁场与高温电离气体的相互作用,化学动力学模型考虑了各种碰撞反应.采用二阶精度NND格式求解流体力学方程组,采用有限速率化学反应模型计算组分生成率,采用交替方向隐式(ADI)超松弛迭代法求解电磁场离散方程.给出了不同集气腔总压下推力器内部参数分布及其宏观性能.研究表明,集气腔总压对推力器工作过程具有多方面的影响,在保证电弧稳定的情况下,适当提高集气腔总压可同时提高比冲和推进效率.

涡轮集气腔流动特性研究及流阻计算模型

为了探究航空发动机涡轮集气腔的流动特性,对4个主进气口、双排125个出流孔的涡轮集气腔出口流量分配规律和流阻系数进行了实验研究,重点分析了进出口压比、集气腔腔室高度等参数变化带来的影响。研究发现,正对主进气口的出流孔流量最大,而紧邻其两侧的周向出流孔流量明显减小。随着出流孔周向位置远离主进气口,出流孔流量迅速恢复并基本维持一个定值。但是位于每2个主进气口间1/2周向夹角位置,会出现最小的出流流量。实验结果表明,尽管周向上局部出流孔出现了极大和极小出流流量,但其仅为进口总流量的9.34%和3.29%。在本文实验参数范围内,随着进出口压比、集气腔高度的增加,通过集气腔的空气流量均变大,但并没有改变周向出流孔的流量分配规律。两者相比,集气腔高度带来的影响明显微弱。最终本文拟合得到了流阻损失系数同集气腔几何参数、进/出口气动参数之间的经验关系式,并将其应用于开发的一维空气系统集气腔元件中,为后续空气系统的设计与优化提供依据。

涡轮集气腔出流流量分配和温度特性研究

采用模型实验和数值方法,针对特定的涡轮集气腔结构进行了出流特性研究。首先,在实验室条件下,进行全尺寸基准涡轮集气腔的模型实验研究并验证数值模拟方法;其次,在接近发动机真实气-热参数条件下进行系列的数值模拟,分析进出口压比、腔室高度、出流孔孔径和出流孔轴向位置等对出流孔流量分配和温度分布的影响。研究表明,除了集气腔出流流量分配的不均匀性之外,气流与热壁面之间的对流换热也导致明显的出流温度不均匀性;改变出流孔轴向位置距离、增加集气腔腔室高度是在不影响集气腔通流能力下改善出流均匀性的有效技术措施,当出流孔轴向偏置距离或集气腔腔室高度达到一定值后,其对改善出流流量分配均匀性的作用趋于微弱,但对于改善出流温度分布均匀性依然有较好的作用。

涡轮集气腔结构参数优化研究

涡轮集气腔承担着为导向叶片输送冷气的任务,是航空发动机空气系统的重要组成部件。为进一步降低冷气流动损失,降低出流不均匀度,针对涡轮集气腔结构参数展开多目标优化研究。首先通过拉丁超立方数值实验设计以及涡轮集气腔物理模型求解,获得一定容量的数据样本;然后基于数据样本训练径向基函数(RBF)神经网络参数,建立优化代理模型;最后引入遗传算法在设计区间内寻优,获得最佳集气腔结构。研究结果表明:通过优化,腔内流线变化更为平缓,进气导管射流冲击效应和出流孔的抽吸效应明显减弱;在流量系数和出口不均匀度目标权重分配均为0.5的条件下,与现有基准模型相比,优化后集气腔出口流量系数提高了26%,出流不均匀度降低了79%。说明神经网络模型和遗传算法可有效应用于涡轮集气腔结构优化。

一起连锁性空压机气缸集气腔爆炸事故的分析

阐述了空压机爆炸事故发生发展的基本过程 ,根据空压机工作原理 ,指出了润滑油、排气温度及积炭对空压机安全运行的影响 ,对事故原因及特性进行了分析 。

带集气腔的脉冲射流冲击换热实验和数值研究

实验和数值研究了带集气腔的单股脉冲射流冲击平直靶面对流换热特性。实验测试的脉冲频率(f)为5~40Hz,射流雷诺数(Re)为5 000~15 000,脉冲占空比(R)为0.2~0.8,射流冲击间距比(H/d)为2~10;相对于实验测试,数值计算的参数范围有所拓宽,即5Hz≤f≤200Hz,5 000≤Re≤20 000,0.2≤R≤1.0。研究结果表明,与无集气腔脉冲射流相比,带集气腔的脉冲射流能够增强对流换热,在驻点附近的努塞尔数大约有8%~19%的提高;集气腔的存在,在射流出口处形成紧缩效应而提高脉冲值班阶段的射流趋近靶面速度,同时在非值班阶段能够形成一定的流动惯性效应。在研究的参数范围内,存在特定的、相对较优的脉冲参数,如f=80Hz,R=0.8,对于受限空间的脉冲射流冲击,H/d=4是相对较优的射流冲击间距比。

基于一三维模型耦合仿真的柴油机进气系统优化

建立了某柴油机整机一维热力学模型和不同容积集气腔三维CFD模型,通过一三维模型耦合进行进气系统瞬态仿真研究,根据模拟结果分别计算了不同容积集气腔对应的各缸进气量和进气不均匀度,并对进气不均匀度进行了评价,根据进气量和进气不均匀度确认了最优化的进气系统。