内凹通道中激波串流场特性的实验研究

三维内转式进气道以其高总压恢复系数和高压缩效率等优势,已成为高超声速进气道的发展趋势。然而,内转式进气道流场中更为复杂的激波串结构以及激波串/边界层相互作用成为其性能发挥的关键制约因素。针对内转式进气道中复杂的流动特性,文章开展了高超声速地面风洞实验研究,并对流场进行了可视化测量。首先,搭建了超声速直连式风洞实验台;然后,设计了方转圆段将内转式进气道中独特的内凹通道和矩形喷管平滑连接。结果表明:低来流马赫数下,内凹通道中的激波串前缘激波呈“λ”型,高来流马赫数下则呈“X”型,并且平直壁侧发生流动大分离,流场具有显著非对称性。此外,随着背压的增加,激波串继续向前移动,前缘激波扫掠时的测量点压力发生显著的振荡跳跃。

叶片不同切割形状对离心泵各项性能的影响

离心泵叶片直接影响离心泵的效率与使用寿命,因此,对叶片形状进行研究具有重要意义。对离心泵叶片出口边进行单一切割以改变离心泵性能,在此基础上,对叶片前缘、尾缘进行了双向切割,研究了不同切割形状对离心泵各项性能的影响。首先,以一台n_(s)=73的离心泵作为研究对象,使用UG软件进行了离心泵三维建模与叶片切割(切割出了24种叶片模型);然后,使用ICEM软件划分了网格,选用标准k-ε湍流模型作为计算模型,在离心泵叶片与蜗壳隔舌处设置了监测点;最后,采用ANSYS CFX软件,对无切割和切割后的模型进行了离心泵数值模拟计算,得到了离心泵在0.6Q_(d)~1.4Q_(d)工况下的外特性曲线;在外特性良好的前提下,研究了其内部流动结构、压力脉动特性,以及湍动能分布。研究结果表明:在1.0Q_(d)设计工况下,切割后的模型较无切割模型的效率均提升了4%左右,对称切割的模型中前缘为椭圆、尾缘为钝形的模型7的效率提升最高,提升了4.8%,非对称切割前缘为圆形、尾缘为背面半切割的模型14效率提升了5.4%;无切割模型内部流线紊乱且内部相对速度高的区域较多,非对称切割的模型14叶轮内部流线分布均匀且相对速度值和分布区域减小;相对于无切割模型,切割后的模型内部压力升高,对称切割的模型7压力脉动减小了10%,而非对称切割的模型14压力脉动强度增加了近30%;切割后的模型湍动能分布明显改善,尾缘处湍动能值减小,对称切割的模型7湍动能随时间变化而变化不大,表现更稳定。综合不同切割模型的外特性及稳定性表现可知,将前缘切割为椭圆、尾缘切割为钝形,能有效提升离心泵的性能。

Experimental research in rotating wedge-shaped cooling channel with multiple non-equant holes lateral inlet

The heat transfer in a novel smooth wedge-shaped cooling channel with lateral ejection of turbine blade trailing edge is experimentally investigated in both non-rotating and rotating cases.Beside the conventional inlet at the bottom of the channel, an extra coolant injection from 8 lateral non-equant holes is introduced to improve the overall heat transfer. The total mass flow rate ratio（lateral mass flow rate/total mass flow rate） varies from 0 to 1.0. The major inlet Reynolds number and rotation number respectively vary from 10000 to 20000 and from 0 to 1.16. Experimental results show that the lateral inlet decreases local bulk temperature and increases local heat transfer at the middle and the top of the static channel. In rotating cases, the lateral inlet notably improves the heat transfer at the high-radius half channel and compensates the negative effects induced by the rotation. Both intensity and uniformity of heat transfer inside the channel are enhanced while flow resistance decreases with proper mass flow rate ratio of coolant from two inlets. The most satisfactory total mass flow rate ratio is around 2/3. This new structural style of cooling channel has huge potential and provides new direction of heat transfer of turbine blade trailing edge.

涡轮叶片尾缘复合通道的流动与换热

实验研究了涡轮叶片尾缘带纵向隔板内冷通道的流动与换热特性.采用相变加热的方法为实验提供了等壁温边界条件,模型实验件采用了扰流柱和微小通道结构,并且分别与直隔板和波形隔板进行组合实验,以期望得到综合换热效果最优的组合.为了获得通道的局部换热信息,实验件的一侧外壁面被细分成了10个集水区域分别进行研究.结果表明：当Re在10 000~60 000之间时,综合换热效果最差的是直隔板加光通道的组合结构,综合换热效果最佳的是波形隔板加微小通道的组合结构.

旋转叶片尾缘通道的换热特性

用实验的方法研究了旋转和静止状态下带交错肋和柱肋的涡轮叶片尾缘通道的换热特性.通道截面为楔形,交错肋段上下表面肋错开布置,节距比约为7,柱肋段包含大小两排扰流柱.在实验雷诺数为6100～33000,旋转数0～0.6的工况下对比分析了尾缘通道交错肋段和柱肋段的旋转静止换热特性.研究结果表明:静态下,交错肋段前后缘面存在换热差异,且该差异沿程减小;在交错肋充分发展段,旋转增强了后缘面的换热,削弱了前缘面的换热;交错肋段前后缘面叶间处换热旋转下均得到增强;旋转下柱肋段的过渡段尺度减小,换热最强点向低半径处偏移.

高压涡轮叶栅尾缘损失的试验研究

由德国宝马·罗·罗 (BRR)、中国燃气涡轮研究院 (GTE)和德国宇航院 (DLR)联合开展了“叶背表面曲率的变化对高压涡轮尾迹损失的研究”。此课题包括三套涡轮叶栅 ,G1由BRR气动设计 ,DLR和GTE共同试验 ;G2 由BRR气动设计 ,GTE试验 ;G3 叶栅由GTE气动设计、加工和试验。通过研究得出了G1、G2 和G3 三套叶栅 ,在 β1=41.4°、5 6 .4°和 2 6 .4°,M2tis =0 .70、0 .85、1.0和 1.15时 ,叶背表面带和不带附面层转捩线的试验结果。

叶尖及尾缘出流条件下叶片通道压力分布特性实验研究

为掌握某型高压涡轮叶片叶尖及尾缘出流流量分配比例对叶片内部气冷通道压力系数沿程分布特性的影响，通过实验测量了进口雷诺数9000～20000，前缘通道顶部除尘孔、尾缘通道顶部除尘孔及侧壁出流孔排共3处出流位置的4种出流流量分配比例下叶片通道压力系数沿程分布，实验结果表明：（1）各出流位置出流比例一定，进口雷诺数变化对通道压力系数沿程分布特性没有影响；（2）进口雷诺数一定，前缘通道顶部除尘孔是否出流对通道压力系数沿程分布特性有根本影响，出流导致前缘通道压力系数沿程下降较快，压力损失增加；中间通道压力系数沿程略有上升，尾缘通道压力系数沿程下降趋势平缓，两者压力损失均减小；（3）前缘通道顶部除尘孔无出流时，尾缘通道顶部除尘孔与侧壁出流孔排之间出流流量分配比例变化对前缘及中间通道压力系数沿程分布特性没有影响，仅影响尾缘通道。随着尾缘侧壁出流流量分配比例增大，尾缘通道压力系数沿程上升，压力损失减小。

扰流肋柱在流动方向排列密度对矩形通道表面传热影响的数值研究

运用数值计算的方法将流动方向扰流圆柱排列密度对涡轮叶片尾缘冷却通道中流动传热的影响进行了三维数值研究。研究了流动雷诺数、流动方向圆柱排列密度对肋柱扰流矩形通道表面传热影响的规律。计算结果表明:在研究范围内,肋柱表面的平均Nu均随着Re的增大而增大。在Re相同的情况下,随X/D取值的增大,肋柱表面平均Nu有所减小。Nu在通道进口附近逐渐增加,然后达到充分发展值。传热在迎向流动方向的圆柱侧较强,在流动向背侧表面传热较弱。沿圆柱高度方向在中部传热较强。

含导弹的内埋弹舱缩比模型空腔噪声试验研究

通过试验的方法研究了含弹的内埋弹舱缩比模型的空腔噪声。研究了不同的来流速度、前缘扰流板、后缘挡板等对含弹的内埋弹舱空腔噪声的影响。通过试验得出结论,来流速度影响空腔内的噪声分布,弹舱的纯音频率也会发生变化;带锯齿的前缘扰流板对弹舱内噪声不会起到抑制作用,反而会增大弹舱内噪声;后缘挡板倾斜角度越大,对弹舱内噪声的抑制效果越好。

基于WSN的智能雷场通道检测算法研究

以网络化、智能化为特征的第四代智能雷场系统是现代地雷发展的必然趋势。美国等发达国家10年前就开展了网络化智能雷场的研制工作,并已经初步列装部队。针对基于无线传感器网络的智能雷场的通道检测问题进行研究,建立了雷场网络化模型,定义了雷场内部通道和边缘通道的概念,并证明雷场中存在通道是机动车辆可以通过雷场的必要条件。同时设计了两种通道的检测算法,为网络化智能雷场的通道检测以及后续的雷场自愈提供了理论基础和技术实现途径。

旋转楔形通道流动与换热特性的数值研究

为了模拟涡轮叶片尾缘冷却通道的流动换热特性,建立了带侧向出流的旋转楔形冷却通道的数值模型,采用k-ωSST两方程模型研究了流动与旋转对于楔形通道内换热分布与不同出口冷气出流比例的影响。在静止情况下,由于沿程侧向的冷气出流,换热沿程降低。而旋转压缩了通道顶部内侧区域的流动滞止涡,导致内侧区域的换热显著增强。静止情况下沿程冷气出流占比不断提高,但雷诺数的影响有限。随着旋转数的提高,通道冷气出流比例受到旋转离心力的主导作用,前半段冷气出流比例下降,后半段出流比例上升,在50%径向高度位置为平均值。在大旋转数下(Ro>0.4),通道前半段冷气出流比例逐渐下降为0。通道安装角度的变化对冷气出流比例的影响有限。

论不损害国外环境责任原则的形成——以评述特雷尔冶炼厂案和科孚海峡案为视角

"不损害国外环境责任原则"是国际环境法中的一项极其的重要原则,其内容最早出现在特雷尔冶炼厂案和科孚海峡案这两个著名案例之中。两案例在"不损害国外环境责任原则"国际习惯形成中的作用体现在:首先,他们是该项国际习惯的物质要素;其次,他们将"禁止权力滥用原则"引入国际环境法,为之后的法律确信奠定了坚实的基础。

燃气透平叶片尾缘内部冷却通道流动与换热特性研究

针对更为接近于真实叶片尾缘段的楔形内部冷却通道的流动与换热特性开展了数值研究,分析了不同冷却工质应用在楔形冷却通道中的性能表现以及不同扰流柱结构、柱肋组合冷却结构对尾缘内部冷却通道中的热力特性的影响。研究表明:区别于矩形内部冷却通道,楔形通道中壁面传热系数沿流动方向呈现逐渐升高的趋势;冷却工质对换热性能影响明显,蒸汽的冷却效果优于空气,而在主流冷气中加入少量的微小液滴可明显改善内部通道的换热效果,并且对压力损失几乎不带来负面影响;3种扰流柱结构中圆顶间断型扰流柱结构具有最佳的换热性能,相较于传统扰流柱,其综合换热因子的最大提升可达15.3%;肋片的引入可使壁面传热系数提高24.9%~32.5%,但会造成压力损失的增加;相较于单一的扰流柱阵列冷却方式其综合换热因子仅可提升2%,一定程度改善壁面传热的均匀性。

叶轮后缘掠对离心压气机气动性能及内部流场影响机理

以J150涡轮增压压气机为研究对象,采用数值方法研究了叶轮后缘掠对离心压气机的气动性能影响,着重分析了叶尖掠的方向与角度的影响及其作用机理。结果表明:在一定掠角范围内,叶轮后缘叶尖掠可使全工况总压比都发生不同幅度变化,前掠降低压比、后掠提高压比。对绝热效率也有一定影响,前掠降低效率、后掠提高效率,但对效率性能的影响程度要比对总压比性能的影响程度小。对流量域影响相对较小。后缘掠对叶轮与无叶扩压器的全流域范围内气体流动状态都有影响,但叶轮的主要影响范围为主叶片后半弦长,即分流叶片全弦长。叶轮后缘的叶尖掠对压气机内部流场的作用机理:由前掠向后掠变化时,随着后掠角的增大,叶片的承压面积增大、做功能力增强、出口压力提升,改善叶轮后缘气体流动状况;但出口压力分布不均匀性加深,造成下游无叶扩压器的总压损失、熵增损失增大;当扩压器性能的损失大于叶轮性能的增益,离心压气机性能就开始下降。因此,后掠角具有最优值(15°),可升压4.07%、增效1.40%。