畸变进气时涡扇发动机整机环境下压缩部件气动稳定性评定

将基于部件匹配技术的涡扇发动机非设计点性能计算模型和基于李亚普诺夫稳定性理论的压缩部件气动稳定性评定模型有机地耦合,实现了发动机整机环境下的压缩部件气动稳定性评定,使得该模型成为一种实用的涡扇发动机压缩部件气动稳定性分析模型。以某型涡扇发动机为例,计算比较了畸变进气时发动机整机环境和单独部件评定时风扇和压气机稳定工作边界的异同,从计算结果可以看到,对于风扇,畸变进气条件下,无论在高转速,还是低转速时,同样的进口畸变度,发动机环境下风扇的稳定裕度损失比单独部件下风扇的稳定裕度损失都小,即在发动机环境下评定风扇稳定性时,风扇对进气温度畸变不敏感,而在单独部件环境下评定时,风扇对进气畸变比较敏感。对于压气机,进口气流存在压力畸变时,采用高压涡轮导向器变化对压气机逼喘过程中,风扇的共同工作线向喘振边界靠近,而进口气流存在温度畸变时,逼喘过程中,风扇的共同工作线基本不变。

某型加力涡扇发动机变几何扩稳优化模拟

本文基于级特性和级叠积模型 ,发展了涡扇发动机风扇压气机导叶、静叶调节扩大发动机稳定裕度的计算模型 ,并将其与某型加力涡扇发动机共同工作计算模型相结合 ,建立了低函道比加力涡扇发动机风扇和压气机变几何调节扩稳的模拟方法及相应的计算模拟程序 ,并对发动机变几何的调节方案进行了初步的优化分析 ,结果表明合理的发动机变几何调节可使发动机性能和稳定裕度获得最佳匹配。

涡扇发动机整机环境下风扇部件气动稳定性评定方法

将基于部件匹配技术的涡扇发动机非设计点性能计算模型和基于李亚普诺夫稳定性理论的压缩部件气动稳定性评定模型有机的耦合,实现了发动机整机环境下的压缩部件气动稳定性评定,使得该模型成为一种实用的涡扇发动机压缩部件气动稳定性分析模型.以某型涡扇发动机为例,计算比较了均匀进气和畸变进气时发动机整机环境和单独部件评定时风扇部件稳定工作边界的异同,从计算结果可以看到,均匀进气条件下,在发动机环境下和单独部件环境下所得到的风扇部件稳定工作边界变化不大;而畸变进气条件下,同样的进口畸变度,发动机环境下风扇的稳定裕度损失比单独部件下风扇的稳定裕度损失都小,即在发动机环境下评定风扇稳定性时,风扇对进气温度畸变不敏感,而在单独部件环境下评定时,风扇对进气畸变比较敏感.

涡扇发动机整机环境下压缩部件稳定工作边界计算方法

基于部件匹配技术的涡扇发动机非设计点性能计算模型和基于李亚普诺夫稳定性理论的压缩部件气动稳定性评定模型有机的耦合,实现了发动机整机环境下的压缩部件气动稳定性评定,使得该模型成为一种实用的涡扇发动机压缩部件气动稳定性分析模型。以某型涡扇发动机为例,计算比较了均匀进气时发动机整机环境和单独部件评定时压缩部件稳定工作边界的异同,从计算结果可以看到,均匀进气条件下,无论是风扇部件,还是压气机部件,在发动机环境下和单独部件环境下所得到的稳定工作边界基本相同,即发动机进口气流如果均匀,则风扇或压气机的稳定工作边界与稳定性评定环境无关。

涡扇发动机起动过程气动稳定性的数值计算

基于燃气涡轮发动机部件匹配原理,发展了数值计算涡扇发动机起动过程气动稳定性的一维数学模型和软件。以某型涡扇发动机为例,计算分析了不同的起动方式、飞行条件对发动机气动稳定性和燃烧室燃烧稳定性的影响。从计算结果和与试验数据的对比可以看出,发展的计算涡扇发动机起动过程气动稳定性的数学模型和方法,给出的起动过程发动机共同工作线走向和燃烧室稳定性判断标准是合理的。

骨架密实结构水泥粉煤灰稳定集料组成设计方法研究

通过研究推荐了适用于骨架密实结构水泥粉煤灰稳定集料的粗、细集料级配范围,并给出了混合料中水泥、粉煤灰、粗集料以及细集料等材料比例的计算方法,同时提供了计算过程中相关参数的确定方法。采用该法设计了水泥用量为4%、粉煤灰含量为11%、集料含量为85%的水泥粉煤灰稳定集料,并与水泥用量相同的悬浮密实结构水泥稳定碎石、骨架密实结构水泥稳定集料的抗压强度、温度和干燥收缩系数进行了对比试验。试验结果表明:采用上述计算方法设计的骨架密实结构水泥粉煤灰稳定碎石混合料中粗集料能够形成良好的骨架结构,同时在压实后整体密实,其28、90 d的抗压强度大于悬浮密实结构和骨架密实结构水泥稳定集料相应龄期的抗压强度,而且具有较小的温度收缩系数和干燥收缩系数。

部件性能变化对大涵道比发动机台架性能的影响

应用航空发动机总体性能计算程序,分析了部件性能变化对大涵道比、双转子涡轮风扇发动机总体性能的影响。在几个典型转速下,对比分析了某型大涵道比发动机部件效率降低及流路总压损失增大后发动机台架性能的变化,确定了影响发动机推力、耗油率、排气温度以及压缩部件稳定性的关键因素。

风扇/压气机静子周向限位失效对气动性能的影响

以高负荷两级风扇为对象,采用数值模拟方法研究了静子周向限位失效对风扇气动性能的影响机理。比较分析了不同失效转速和不同失效级对其气动性能的影响程度,归纳总结了静子限位失效对压缩部件气动性能的影响规律。结果表明:静子周向限位失效将造成静子叶排产生一定的轮缘速度,影响自身的进出口气流角、流通能力和损失特性,以及级内和级间的匹配状态,导致压缩部件的流量减小,压比裕度降低,温升效率提高;此外还将改变压缩部件各级加功量的分配和流场特征的分布,导致级间原有的匹配失谐。静子周向限位失效的影响范围受上下游参数传递特征的限制,仅局限于上游相邻的转子叶排和下游转静子叶排。与前排静子限位失效相比,后排静子限位失效对风扇气动性能的影响程度相对较小。

进气畸变条件下非轴对称风扇设计及扩稳机理

动力系统的进气畸变问题导致风扇性能下降、引发气动不稳定,从而对飞行器的安全构成潜在威胁,在军、民航空领域已受到广泛关注。为确保进气畸变条件下推进系统的可靠运行和飞行安全,本研究基于数值方法对某小涵道比涡扇发动机开展抗畸变风扇设计及扩稳研究。针对其畸变影响特征,采用非轴对称静子(NAS)布局来消除其不利影响,研究表明:NAS能够有效改善进气畸变条件下的风扇性能。相较于原型,在同流量工况下,绝热效率和总压比可分别增加1.37%和1.26%,稳定裕度可增加8.31%,实现了该NAS风扇的性能提升及扩稳目的;NAS设计直接作用于畸变区,有效改善了畸变区内的静叶冲角,抑制了静叶通道涡系结构的发展和迁移,较大程度减小静叶的扩压因子,从而有效消除了静叶的角区分离,使得静叶冲角周向分布相对均匀,有效改善风扇静叶内部流场,整体提高风扇的气动性能。此外,NAS设计还具有改善风扇后部内涵流场的潜力,使内涵出口的不均匀流场朝着周向均匀化方向发展,并且在有效减弱动态总压畸变强度、改善流场均匀性的同时,还兼具改善总温畸变的能力。

反推状态下大涵道比涡扇发动机气动稳定性预测与评估

为了预测与评估反推状态下,反推气流再吸入对大涵道比涡扇发动机气动稳定性的影响,采用反推气流扰流流场三维CFD数值模拟、发动机整机稳定性计算分析以及反推状态下发动机进气畸变台架试验相结合的方法,开展了反推气流对大涵道比涡扇发动机气动稳定性影响的研究。通过三维CFD数值模拟手段,捕获了反推状态下发动机进口流场的畸变程度。在此基础上,通过采用稳定性计算程序预测了发动机的气动稳定性,并进一步通过发动机台架试验,验证了预测结果。CFD计算结果表明,随着相对来流马赫数的减小,反推气流被发动机重新吸入的可能性不断增大,当相对来流马赫数减小到0.05时,外侧发动机进口的流场畸变情况变得最为严重。进气畸变情况下的整机稳定性计算分析以及发动机台架试验结果表明,在所考核的目标状态,若只存在因反推气流再吸入引起的进口流场畸变,是不会导致发动机失稳的。