应用于有机朗肯循环的新型小流量低转速离心膨胀机特性研究

相对于向心式膨胀机动辄数万转的转速,离心式透平能在较低的转速条件下实现较高的功率输出。本文以适用于有机朗肯循环(ORC)的某小流量低转速离心式透平膨胀机为研究对象,以R134a作为工作介质,用数值模拟的方法对新型透平膨胀机的气动特性进行了研究;采用CFX软件计算了该膨胀机在3 000 r/min转速下的工作特性曲线,并重点分析了在膨胀比1.7的工况下,叶片不同叶高位置的速度分布、表面压力分布、压力损失系数以及动叶内部流场马赫数云图。结果表明:该膨胀机能够在3 000 r/min转速下实现4.0的膨胀比,因此有效降低了轴承的转速和负荷;然而,由于静叶叶型设计不合理,静叶流道内出现了堵塞现象,同时叶顶间隙对动叶性能有较大的影响,这些均对离心膨胀机的性能产生了影响。本文研究结果将为离心式膨胀机的优化改进提供理论基础。

用于大攻角条件下的七孔探针的实验校准

七孔探针是一种可以有效测量气流特性的装置,在空气动力流场的测试实验中应用广泛,有着非常大的使用价值。七孔探针的角度测量范围可以高达±70°,它可以快速准确测量得到流场实验数据,能够大幅降低测量难度,从而为航天航空领域中各种复杂非定常流场的测量提供有效手段。本文针对用于大攻角条件下非定常复杂流场的七孔探针进行实验校准,校准过程分为低攻角和高攻角两部分。实验结果表明针对本文所使用的探针,在大部分气流角情况下校准误差保持在2%以内,在小部分边界处校准误差会达到5%;总压校准精度和动压校准误差基本都保持在2%左右。

扩压器稠度对跨音速离心压气机性能影响及流动机理分析

以NASA某高压比离心压气机为研究对象,开展了不同稠度扩压器对跨音速离心压气机性能影响的数值模拟研究,通过对比离心压气机的数值模拟结果与实验数据,验证了本文采用的数值模拟方法的可靠性。通过调整扩压器叶片数目和改变扩压器叶片弦长(保持展弦比不变)来分析稠度变化对离心压气机整机性能的影响,并通过对三维流场分析找到影响离心压气机性能的主要因素。结果表明:对于改变叶片数及叶片弦长两种方式,对离心压气机整机效率影响最大的因素分别为由于叶顶间隙引起的泄漏损失和由于盘侧边界层分离引起的壁面回流,并分别得出在设计点效率最高的扩压器设计为80%叶片数扩压器及70%叶片弦长扩压器。

基于约束卡尔曼滤波的航空发动机状态变量模型辨识方法

为建立高精度的航空发动机状态变量模型,采用约束卡尔曼滤波算法辨识民用涡扇发动机非线性模型以及某型涡轴发动机试车数据状态变量方程矩阵参数。研究表明:基于约束卡尔曼滤波算法能够辨识得到高精度的状态变量模型,相比标准卡尔曼滤波算法,改进的卡尔曼滤波算法可以明显加快模型参数收敛速度、减小稳态误差。