喷水对风扇压气机性能的影响

针对雨滴吸入对航空发动机风扇特性的影响问题,对某四级风扇模型,采用数值仿真的方法进行风扇特性变化的分析,在平均流管的基础之上,分析来流为空气、不同含水量、水滴直径以及空气相对湿度等条件对风扇压比和效率的影响。仿真分析发现,当来流含2%600μm的水滴时,风扇压比降低约6.1%,效率下降约10.7%。仿真结果表明当压气机入口来流含水时,风扇的压比和效率均明显降低,随着含水量的增加,风扇压比和效率减小,空气相对湿度的变化对风扇特性影响并不显著。本研究可为发动机吸雨条件下风扇的特性分析提供支撑。

全三维、多叶排内外涵风扇压气机叶型优化研究

以某风扇/压气机为研究对象,采用全三维叶型优化方法对研究对象在整机条件下进行优化设计.对优化前后风扇/压气机进行全三维数值模拟并对计算结果进行对比分析研究,结果表明:优化后在不改变风扇级总压比的情况下设计点附近效率提高1.05%;在近设计点叶型改进后明显改善了风扇和外涵静子主流道的流场结构,根、尖两个截面流场显示采用新叶型后对内、外涵静子通道内流动均有不同程度的改善.

小尺寸无静叶对转风扇/压气机气动设计与变工况性能分析研究

无静叶对转风扇/压气机能有效减小发动机陀螺力矩,在轴向长度方面具有优势。然而,无静叶往往导致下游叶片攻角变化较大,变工况性能难以保证,且这一特点随叶尖切线速度的增大而恶化。本文利用小尺寸涡扇发动机风扇叶片根部周向速度较低的特点,尝试对其进行风扇与压气机无静叶对转方案设计。通过速度三角形分析了无静叶对转风扇/压气机的性能特点,开发了无静叶对转风扇/压气机一维设计程序进行参数方案的筛选优化,设计得到小尺寸无静叶对转风扇/压气机构型方案,设计点效率为85.1%,压比为3.16。结果表明,对转压气机的下排叶片相对进口气流角的变化范围较常规转叶+静叶相对进口气流角范围更小,而对转下排叶片的进口速度却将增大1.5~3倍,因此,需要合理选择对转风扇/压气机的轮毂比及转速比,才能保证对转风扇/压气机变转速工况下的设计点效率及失速裕度。减小对转风扇/压气机转速比有利于提高设计点效率和裕度,但本文受发动机总体指标限制,对转速比选择进行了折中。

吸附式风扇/压气机技术的进展与展望

吸附式风扇/压气机是目前国内外高增压比压缩系统的一个重要研究方向.对其产生的背景,研制的必要性,技术特点以及研究动向进行了回顾和分析.这一技术的采用能够大幅度提高压比,减少发动机的轴向长度和重量,降低风扇的噪音;在做功能力增加重量减轻的同时,能够增加飞行器的灵活性以及有效载荷,从而减少燃油消耗.但是这种新型的结构也带来了强度、气弹稳定性等问题,对此给出了一些分析结果和建议.

用双激波模型计算风扇/压气机非设计点的性能

根据现代高速风扇/压气机内激波波系的真实结构,将适用于预测高速叶型激波损失的双激波模型引入基于基元叶片特性的流线曲率法程序,发展了一种用于预估高速风扇/压气机非设计点性能的方法。该双激波模型考虑了来流马赫数和攻角变化,较真实地反映了高马赫数风扇/压气机的实际工作状况,扩展预测风扇/压气机非设计点性能的能力。利用该模型,本文分别对一台叶尖马赫数达到1.4的大涵道比风扇和一台叶尖马赫数高达1.5的三级风扇的非设计点性能进行了计算,计算结果与试验结果保持了较高的吻合性。

从非定常效应看对旋风扇/压气机的工程实现

首先利用全隐格式的非稳态压力修正求解方法；计算对旋风扇级间流场非定常流动情况，并与实验结果进行了有益的对比；在动态实验研究中则通过单斜丝热线风速仪对对旋风扇级间速度场进行了详细分析，并揭示其级间非定常效应的独特规律：下游转子的非定常位势流作用在对旋级间流场的周期性非定常影响中占主导地位，级间径向速度的大小则主要与前级转子叶尖区和叶根区的二次流动旋涡强度有关．上述结果表明：对旋风扇／压气机的非定常效应对其性能有很大影响，如果很好地组织对旋叶轮的非定常流动气动布局，可进一步提高增压系统的压比、效率和稳定工作范围。

风扇/压气机失稳辨识系统设计与验证

失速和喘振是航空发动机试验中常遇的两类气动失稳现象,为保障发动机零部件试验安全运转,必须对失速喘振信号进行在线检测控制。根据零部件试车台架的需求,设计了失速喘振辨识算法并对影响辨识算法的关键因素进行了分析,通过小型嵌入式系统为硬件平台实现了失稳辨识系统在线检测功能。该失稳辨识系统具有体积小、实时性强、抗干扰能力强的特点。在多个型号零部件试验件的应用表明,该系统能有效识别发动机深度失速和喘振状态,满足航空发动机风扇/压气机对失速喘振在线检测控制的要求,具有较高的工程应用价值。

风扇/压气机进口畸变问题数值研究进展

现代航空发动机的非常规机动性和超音速机动性使风扇/压气机经常工作在非均匀的进口条件下,研究进口流场畸变对其内部流场及性能的影响对改善发动机的经济性和可靠性以及提高抗畸变能力具有重要的理论意义和工程应用价值。自20世纪50年代以来,进口总压畸变问题的数值研究不断发展进步,很多模型被提出并验证。较全面地介绍了国内外进口畸变问题的数值研究方法的发展,并对各模型的特点和应用范围进行了分析和对比,得出在硬件允许的情况下,采用全流道非定常数值模拟可以更准确地刻画流动的周向特性和内部流场结构,有利于细致研究畸变流场的内部流动机理。

先进航空涡扇发动机风扇/压气机的先进结构与新材料

高推重比是先进发动机性能的重要指标,减轻质量是提高这一指标的重要途径。减轻质量要求采用新的轻质结构,而轻质结构的实现又离不开新工艺和新材料。航空涡扇发动机风扇/压气机的先进结构及新材料部件的研制和应用。

罩量调节对风扇/压气机气动性能和强度影响的研究

本文采用现代工程方法,即用二维软件模拟设计,用三维程序计算特性作对比分析的方法,通过对高、中、低三个不同负荷水平风扇转子各罩量调节方案的分析,得出结论:对低、中负荷水平的风扇转子,小罩量调节,即在工程上采用的罩量数值范围内,罩量调节对气动性能影响很小;但当所采用的罩量值过大,不但达不到罩量调节的目的,而且会使特性恶化,喘振裕度降低。对高负荷水平的风扇转子,仅通过工程上罩量调节的方法将无法满足强度要求,需采用空间曲线的积叠方法。

外物损伤对风扇/压气机叶片高循环疲劳性能影响的研究

对外物损伤(FOD)对航空发动机风扇/压气机叶片高循环疲劳(HCF)性能影响的国内外研究进行了综述和分析,介绍了美、英等国通过实施涡轮发动机HCF研究计划在FOD对叶片HCF性能的影响研究方面所取得的进展和成果,总结了中国近年来对FOD问题的研究内容,指出了中国该项技术研究的不足和差距,并对需要进一步深入研究的关键技术问题提出了建议。

不同分流比下风扇/压气机组合体性能预估研究

对存在内、外涵道的风扇 /压气机组合体性能预估进行了研究 ,其思路是将基元叶片法 +附面层修正 +分流环效应三者有效地耦合在一起 ,既能较准确的考虑因气体的粘性影响而引起的堵塞 ,又可将分流环周围的流场效应在子午流面的计算中体现出来。所研究的具有任意分流比的风扇/高压压气机气动性能预估程序 ,算例验证对比得到的预测结果表明 ,该方法不失为风扇

进气畸变在风扇/压气机内传递的数值研究

发展了准三维压气机流程分析模型 ,实现了对进口流场畸变在压气机内的传递和总温生成系数的数值模拟。对某型发动机三级风扇的数值计算表明 ,进口流场畸变经过压气机通道传递 ,畸变扇形区的位置和形状均发生了明显变化 ,这说明通常使用的古典平行压气机理论是不完善的 ;进口总压畸变沿着压气机通道是逐渐衰减的 ,叶尖区的畸变衰减比叶根处衰减得快。而在叶尖处的总温畸变生成比叶根处的总温畸变生成得大。

风扇/压气机气动设计技术与挑战

大涵道比涡扇发动机以其高循环参数、低耗油率、低污染、低噪声、高可靠性和长寿命等显著特点,代表了一个国家民用航空发动机技术的最高水平,也是一个国家科技水平和创新能力的重要标志。

航空发动机风扇/压气机叶片激光冲击强化技术的发展与应用

激光冲击强化(Laser Shock Peening,LSP)技术是利用强脉冲激光产生的冲击波,从部件表面引入残余压应力的一种革新且最热门的表面强化技术.该技术在部件表面形成的残余压应力深度比常规喷丸强化处理的深5～10倍,具有提高抗疲劳强度、延长疲劳寿命、抑制裂纹的形成与扩展、提高抗微动疲劳/抗磨损/抗应力腐蚀断裂特性等特点.经过多年的开发与研究,美国于1997年将激光冲击强化技术成功应用于航空发动机风扇/压气机叶片,大幅度地提高了其抗外物损伤能力和高循环疲劳性能,并且于1998年被美国研发杂志评为全美100项最重要的先进技术之一,被美国军方认定为第4代战斗机发动机的80项关键技术之一.

分流机匣对风扇/压气机性能影响的计算比较

采用流线曲率法、端部势流场分析加附面层修正等数值模拟手段 ,就分流机匣对风扇 /压气机性能的影响展开研究 ,主要针对分流机匣端部中弧线形状、端弧形状 ,以及其轴向位置所引起的风扇 /压气机特性变化规律进行了分析。研究结果表明 :分流机匣几何参数及其轴向位置对整个风扇 /压气机的性能有相当大的影响 ,对其几何参数的合理选取可以使风扇 /压气机在较大的涵道分流比范围内 ,有效控制机匣内外表面附面层流动状况 ,在抑制紊流附面层分离 ,改善堵塞裕度方面有独特作用。

总流量及分流比对某型风扇/压气机性能的影响研究

使用数值模拟方法研究了某型风扇/压气机组合体在不同总流量与分流比下的预估性能。程序框架使用改进的流线曲率法,通过基元叶片法+附面层修正+分流环效应三者耦合的方法,采用改良的损失与落后角模型,使计算结果更为精确,得出了总流量及分流比对某型风扇/压气机组合体性能的影响的一些结论。研究结果进一步证明了该方法对于存在内外涵道的风扇/压气机性能预估的有效性。

基于EFFD参数化的风扇/压气机叶片-端壁一体化伴随优化设计

为解决传统扰动参数化方法的设计能力不足等问题,以拓展自由变形技术为基础开发相应参数化方法以改进伴随优化系统,并对典型跨声速风扇/压气机转子Rotor 67进行叶片-端壁一体化伴随优化。结果表明:经过伴随优化,Rotor 67转子在流量、压比等工况约束变化较小的前提下效率提升了0.74%,且整体特性同样得到了大幅改进,而优化前后的几何与流动变化表明,端区几何调整及叶片吸力面变化引起的吸力面加速减弱、激波强度降低、角区分离涡结构改进等,均是性能提升的内在原因。

风扇/压气机叶片外物损伤验证方法及疲劳强度预测研究

为了在部件试验器上验证发动机风扇/压气机叶片的抗外物损伤的能力,针对某型航空发动机高压压气机叶片,开展了叶片的外物损伤试验和损伤叶片的高周疲劳试验,提出了叶片预制缺口位置、深度的确定方法以及根据动应力测试数据确定振动疲劳试验载荷的方法。使用最差缺口模型对损伤叶片进行了疲劳强度的预测与评估,结果表明,该模型对带缺口试样疲劳强度的预测偏危险,在工程使用时建议取1.5倍安全系数。

一种风扇/压气机声模态测量分析方法

声模态测量是风扇/压气机管道声学研究的重要组成部分。测点非均布、测点数目为奇数或测量过程中传感器测量结果有误情况下,无法应用传统的分析方法分析。从最基本的声学公式入手,对管道声传播进行理论推导,得到一个通用的声模态测量分析方法,即求解方程组法。利用数值模拟方法对管道声模态进行分析,可看出模态分析的目的,是通过测点的声压进行目标频率下主要模态的识别,证明了应用解方程组法可进行测点非均布情况下的模态分析。在两个风扇试验器的声学测量中应用该种测量分析方法,从试验角度证明了分析方法的正确性和分析结果的可靠性。本文提出的声模态测量分析方法解决了传统分析方法的弊端,对风扇/压气机气动声学试验研究具有重要的意义。