Bifurcation analysis of fan casing under rotating air flow excitation

A fan casing model of cantilever circular thin shell is constructed based on the geometric characteristics of the thin-walled structure of aero-engine fan casing. According to Donnelly＇s shell theory and Hamilton＇s principle, the dynamic equations axe established. The dynamic behaviors are investigated by a multiple-scale method. The effects of casing geometric parameters and motion parameters on the natural frequency of the system are studied. The transition sets and bifurcation diagrams of the system are obtained through a singularity analysis of the bifurcation equation, showing that various modes of the system such as the bifurcation and hysteresis will appear in different parameter regions. In accordance with the multiple relationship of the fan speed and stator vibration frequency, the fan speed interval with the casing vibration sudden jump is calculated. The dynamic reasons of casing cracks are investigated. The possibility of casing cracking hysteresis interval is analyzed. The results show that cracking is more likely to appear in the hysteresis interval. The research of this paper provides a theoretical basis for fan casing design and system parameter optimization.

矿用对旋主通风机周向槽机匣处理扩稳机理研究

为了提高对旋风机的稳定裕度,采用数值模拟方法,将周向单槽机匣处理技术应用于FBCDZ-No20型对旋风机的扩稳,探究了周向槽的轴向位置对风机气动性能和扩稳能力的影响。研究表明:对前级叶轮进行周向单槽机匣处理,可以提高对旋风机的稳定裕度,且周向单槽的轴向位置对风机的气动性能和扩稳能力均具有影响;当周向单槽位于前级叶片的前缘和25%叶顶轴向弦长时,风机可以获得可观的稳定裕度提高量,但峰值效率损失较大;当周向单槽分别位于50%、75%的叶顶轴向弦长和尾缘时,扩稳效果逐渐减弱,相应的效率损失也逐渐减小。周向槽是通过抽吸叶片压力面前缘的低能流体,并将其沿周向输运至叶片吸力面的前缘喷出,从而增大了前级叶轮进口相对气流角及叶顶泄漏流的轴向动量,改变了叶顶泄漏流的轨迹,抑制了前缘溢流与尾缘处的边界层分离,进而减轻叶片通道内的流动堵塞,推迟了失速的发生而实现扩稳。采用前级周向单槽机匣处理并未改变对旋风机的最先失速级和失速起始类型。

航空发动机风扇机匣声衬与进气道声衬联合设计方法

对于现代的大涵道比涡扇发动机,风扇噪声是主要的噪声源。风扇机匣声衬(风扇前)与进气道声衬能显著降低风扇前传噪声。该两段声衬距离接近,所处的声场互相影响,有必要研究风扇机匣声衬(风扇前)与进气道声衬的联合设计方法。首先结合国内外进展,对声衬优化设计方法、声传播计算模型、声源模型、声阻抗模型、代价函数等声衬设计的关键环节进行讨论,并选择合适的方法形成一套完备的声衬设计体系与设计工具。同时,对航空发动机风扇机匣声衬(风扇前)与进气道声衬进行联合设计,得到单自由度与双自由度声衬两套方案,证明该工具的工程可行性与有效性。最后,对两种声衬方案进行了不同方面的评估,包括叶片通过频率(blade passing frequency,BPF)噪声降噪效果、宽频降噪效果等。评估表明,在该设计思路下,两方案在飞越、边线、进场前两阶BPF噪声都能得到很好的降噪效果,并且双自由度声衬能够在更宽的频率范围内显示出降噪优势。但是,如果代价函数能够进一步囊括声衬的宽频吸声效果,双自由度声衬能够具有更优的宽频降噪效果。

铺层角度对聚酰亚胺纤维增强复合材料抗高速冲击性能影响

为探究聚酰亚胺纤维铺层角度对复合材料抗高速冲击性能的影响,制备了一系列不同铺层方式的聚酰亚胺纤维增强双马树脂基复合材料层合板,研究了铺层角度对复合材料损伤形貌、弹道极限速度和击穿吸能的影响。结果表明:不同铺层角度层合板内纤维各向异性越大,层合板变形量越大;[0/90]铺层具备最优抗高速冲击性能,非击穿情况下,[0/90]铺层的弹道吸能比[45/0/-45]铺层的弹道吸能效率提升61%,击穿情况下,[0/90]铺层击穿吸能比[30/0/-30]铺层击穿吸能提高68%;铺层角度影响冲击载荷在不同层间沿纤维轴向的传递,[0/90]铺层可以避免纤维横向剪切破坏,因此具备最优抗高速冲击性能。

风扇机匣装配加工工艺优化

某风扇部件中的风扇机匣,由于结构复杂、直径大、壁薄、材料难加工、零件易变形,在加工过程中难以保证尺寸和形位公差。因此,文章优化该风扇机匣的工艺路线,通过调整试验加工参数,加强细节控制,保证基准统一,进而解决风扇机匣第四级整流器后端组孔位置度要求高以及组合加工时零件振动大的工艺难点。采取打表调整轴向尺寸、塞尺补偿周向间隙的方式,确保内环加工状态与自由不受力状态接近,同时利用箍紧环减少内环加工中的振动,优化加工顺序,保证刀尖锋利,解决内环加工过程中的让刀、振刀问题。

范永升教授从伏邪温病论治全身型幼年特发性关节炎学术经验探析

[目的]总结首届全国名中医范永升教授治疗全身型幼年特发性关节炎的学术经验。[方法]通过跟诊学习,整理分析典型病案,并参阅相关文献,结合范永升教授的著作及临证所述,从病因病机、治疗思路两个层面总结归纳范永升教授治疗全身型幼年特发性关节炎的学术经验,并附验案一则加以佐证。[结果]范永升教授认为,全身型幼年特发性关节炎发病过程与温病卫气营血转变规律相似,致病特点与伏邪温病也有相似之处,多因正气亏虚于内,加之感受外邪,伏藏于里,伺机而发,或外邪引动而发。临床应用火郁发之,透解伏邪;顾护正气,攻伐有度;续贯治疗,增效减毒等治疗思路治疗本病,取得了满意的临床疗效。验案中患者就诊初期表现为邪伏阴分、气营两燔,治以清解和营、祛风通络;药后疹消热退,伏邪出阳,枢机不利,治以和解枢机、清透郁热;待邪气渐去,正气已衰,遂予以疏解透热,佐以和胃健脾。整个治疗过程中辛透伏邪贯穿始终,同时体现了范永升教授用药灵活、顾护正气的治疗思路。[结论]范永升教授以伏邪温病理论为基础,从卫气营血辨治全身型幼年特发性关节炎临床收效甚佳,其学术经验值得借鉴和推广。

处理机匣在单级跨声速风扇上的实验研究

为新研制的单级跨声速风扇设计了 3种不同形式的处理机匣 ,圆弧斜槽处理机匣、轴向斜槽处理机匣和反旋涡式处理机匣 ,并在该单级跨声风扇上进行了实验研究。采用新建立的试车台数据实时采集与监控系统 ,测量了该单级跨声速风扇的总性能和采用处理机匣后风扇的总性能、基元级性能。通过分析表明圆弧斜槽处理机匣使风扇的稳定工作裕度获得较大的改善 ,并且与实壁参考机匣相比 ,提高了峰值效率 。

基于打靶试验的风扇机匣包容能力评估方法

为保障飞行安全,航空发动机机匣需具有足够的抗冲击能力以包容高速旋转状态下丢失的叶片。针对某型涡扇发动机对开式风扇机匣包容性评估需求,提出了1种结合真实机匣打靶试验和有限元分析评估机匣包容能力的方法。通过使用真实机匣和真实叶片进行打靶试验获得风扇机匣的冲击损伤情况,并基于ANSYS/LS-DYNA进行了瞬态动力学有限元分析。结果表明:采用Johnson-Cook模型预测的机匣伤形状、尺寸以及叶片残余速度均与试验结果接近,验证了数值分析方法的准确性。采用验证过的数值分析方法开展旋转状态下机匣的包容性评估,发现由于撞击姿态差异和失效模式转变,风扇机匣可以包容以100%工作转速飞出的叶片,但机匣出现长裂纹,接近临界包容状态。所提出的方法可以在不具备部件包容试验条件的情况下,以较方便的形式对机匣包容能力可靠评估。

航空发动机风扇机匣振动故障分析

在航空发动机研发与试车过程中,曾出现风扇机匣振动偏大且振幅存在摆动现象。为明确故障原因,从机匣和转子的振动特性以及机匣变形等多方面对振动测试数据和信号进行了分析。结果表明:振动故障是由机匣变形引起转、静子间隙不协调导致转、静件碰摩所引起的;在机匣发生局部共振情况下,碰摩形式发生变化,引起振动幅值出现摆动现象。

机匣处理对轴流风机性能影响的数值研究

为研究机匣处理对通风机气动性能的影响,以OB-84型动叶可调轴流风机为对象,基于Fluent对不同机匣处理方案下的风机性能进行了三维定常数值模拟。研究表明:不同机匣处理方案对风机性能均有明显影响,设计工况及大流量下全压和效率均有所提升,小流量下则与之相反;机匣处理改变了吸力面与压力面的静压分布,叶顶泄漏流减轻,叶片中上部通流能力增强,做功能力增加;对比各种开槽结构,圆形槽结构提升风机性能最为明显。

带处理机匣的跨声速风扇非定常数值模拟

对带背腔的斜缝式处理机匣的三级跨声速风扇第一级转子进行了非定常的全三维时间精确的数值模拟计算,研究了机匣处理前后转子稳定裕度和性能的变化。结果表明,这种带背腔的斜缝式机匣可以大幅度地提高转子的稳定工作裕度,同时也会造成效率的降低。通过与光壁机匣对比以及分析处理机匣与转子通道之间的非定常干涉现象,本文认为该处理机匣在跨声速条件下的扩稳机理是激波在处理机匣内沿轴向静压差形成一股吹向转子叶尖前缘的非定常气流,改变了前缘气流的攻角所致。比较机匣处理后定常计算与非定常计算的结果,说明了处理机匣对转子有非定常的作用。

圆弧斜槽处理机匣的实验研究

在一台轮毂比为０．４９的低速单转子轴流风机上，开展了圆弧斜槽处理机匣的实验研究，以便了解它对风机失速裕度和工作效率的影响，并在此基础上，借助转子进、出口三维流场的测量结果，研究该处理机匣的扩稳机理。另外，通过实壁机匣、轴向斜槽处理机匣的性能及流场测量，对不同处理机匣的作用效果和作用方式进行研究。研究结果表明，圆弧斜槽处理机匣的最大扩稳能力能使该风机的失速裕度较之实壁机匣提高２７％，并且在峰值效率上有１％左右的提高。

谷物联合收割机清选横流风机的设计

随着谷物联合收割机向高效率、大型化发展,使得联合收割机清选部件宽度增加,传统的离心式或轴流式风机受机器宽度的影响,存在横向气流分布不均匀、结构尺寸大和动力消耗大等问题,直接影响谷物清选质量和效率,而具有二维流动的横流风机不受机器宽度的影响,并能产生良好的气流分布。为此,对横流风机进行设计,并确定了主要技术参数,为相关人员提供参考。

离心风机蜗壳声腔共振声学特性研究

根据蜗壳声腔基频共振的声学特点，将其简化为一集中阻抗系统，得到了蜗壳结构的等效声学模型。在此基础上，推导了蜗壳基频共振频率及共振噪声辐射数学模型，并进行了试验分析与理论计算。

离心风机蜗壳振动声辐射的定量预测

针对离心风机蜗壳振动产生的声辐射,提出了一种基于边界元分析的声辐射定量预测方法:根据蜗壳声辐射的边界元模型布置振动测点,测量其法向振动的加速度谱;提取加速度谱中峰值较高的基频和旋转频率分量,并将其转换成速度谱后加载于数值模型的对应节点上,作为声辐射问题的速度边界条件;利用边界元法计算声场及声功率,预测蜗壳振动产生的噪声.结果表明:结构振动声比气动声小很多,相对于风机进出口的气动噪声而言,蜗壳因振动辐射的噪声可以忽略不计;当风机进出口安装消声器后,蜗壳振动的辐射噪声可能成为主要噪声源.基于边界元分析的蜗壳振动辐射噪声定量预测方法也可以应用到其他壳体振动辐射噪声的预测中.

300MW发电机组中锅炉引风机进气箱的优化设计

在试验的基础上分析了该机型存在的问题，并设计出了结构较为合理的进气箱模型。测试结果表明。

用小波变换对机匣处理抑制旋转失速的机理研究

本文利用小波变换对轴流压气机旋转失速时的压力信号进行时频分析。通过Ｍｏｒｌｅｔ连续小波变换，详细分析压气机失稳过程中非定常信号的变化，并研究旋转失速初始扰动信号在处理机匣气室中的局部行为。通过对比实壁机匣与处理机匣的失速初始信号相干波形的结构特性，发现不同机匣结构对相干波形结构中压力脉动信号的不同影响，提出处理机匣抑制旋转失速初始扰动发展的机理。

水平剖分式风机机壳加工工艺分析

针对风机水平剖分机壳加工中的装夹定位、加工精度、定位基准等实际工艺问题。阐述了如何防止加工中工件变形。如何提高加工效率的有效方法。

双级跨音风扇轴向缝处理机匣结构优化的数值研究

文章以1台高负荷、高转速的双级跨音轴流风扇为对象,基于对原型风扇失稳机理及原始处理机匣扩稳机理的认识,设计了3种新的处理机匣,在其上进行轴向缝处理机匣结构优化的数值研究。数值计算结果表明,跨音工况下新设计的3种处理机匣对风扇的裕度均没有改进,这与原始处理机匣的实验和计算结果是一致的,而新设计的机匣结构2和结构3在亚音工况下均比原始处理机匣获得更大的裕度改进量。通过对亚音工况下风扇内部流场进行了详细分析,探索了新设计的第2、第3种处理机匣结构获得更大扩稳能力的流动机理。流场分析表明,机匣结构2处理面积的增加提高了轴向缝抽吸或吹除叶顶低能气团的能力,使叶顶通道的流通能力提高。较之于结构2,前置的处理机匣结构3更好地利用了叶顶通道的压差,因而其扩稳能力进一步提高并获得了一定程度的性能改进。

斜沟槽机匣处理对轴流风机性能影响的数值研究

为研究斜沟槽机匣处理对风机气动性能的影响,以OB-84型动叶可调式轴流风机为对象,基于FLUENT数值软件,模拟风机在原壁面和六种不同斜沟槽情况下的性能,分析叶顶与吸力面湍动能和涡量分布及不同叶高处的静压和静压差分布。研究表明:斜沟槽开槽位置与动叶叶顶前缘的距离及沟槽斜度对风机性能均有明显影响,斜沟槽机匣处理结构改变了叶顶泄漏流场的分布,缓解了泄漏流的发展,削弱了泄漏流与主流的掺混;与原壁面相比,经斜沟槽机匣处理的风机在设计流量下全压和效率均有一定程度提高。综合考虑效率与安全性,方案5具有最优的气动性能,设计流量下效率较原风机提高了0.59%。