浅谈大涵道比航空发动机燃烧噪声预测评估

随着发动机涵道比增大,为了满足航空发动机噪声目标,提高噪声预测能力,对比了3种用于航空发动机燃烧室的远场噪声预测模型,预测计算噪声情况,通过与燃烧室噪声测量结果对比,选取更优的燃烧噪声预测模型,用于发动机核心噪声的快速评估。结果表明,SAE模型与TAM模型都能够比较准确的预测燃烧噪声,总声压级最大误差为3dB。

考虑高压涡轮性能非确定的航空发动机鲁棒设计

为了降低制造过程中非确定性因素对航空发动机总体性能的影响,通过在设计阶段考虑高压涡轮性能的非确定性,构建鲁棒优化设计模型来优化总体性能的设计方案,使用蒙特卡洛仿真量化非确定性的影响,并开发了相应的全局优化算法进行求解。数值实验的结果验证了鲁棒设计模型的优势,与传统确定性设计方法相比,在高压涡轮性能非确定的情况下,鲁棒设计模型获得的方案能平均减少15.97%的总体性能离散程度,具有较优鲁棒性。

粉末冶金FGH96镍基高温合金的蠕变-疲劳交互行为

对国产粉末冶金FGH96镍基高温合金在650℃总应变控制下进行了无保载疲劳试验以及最大拉/压应变保载蠕变-疲劳试验,研究了其失效寿命及失效模式,并与铸造GH4169镍基高温合金的失效寿命进行了对比。结果表明:保载的引入降低了FGH96高温合金的失效寿命,与最大拉应变保载相比,最大压应变保载时产生的蠕变损伤更大,失效寿命更短;FGH96高温合金的疲劳失效寿命基本上高于GH4169高温合金的,但是较高应变幅下(大于1.4%)的蠕变-疲劳失效寿命低于GH4169高温合金的,在较低应变幅下(小于1.4%)则相反;FGH96高温合金的疲劳断口和蠕变-疲劳断口均呈现出表面或近表面多裂纹源失效特征。

考虑流道和轮盘结构的多级低压涡轮多学科优化方法研究

为有效平衡低压涡轮设计中多个耦合学科间的指标冲突,提高低压涡轮综合性能,针对多级低压涡轮的多学科设计优化方法进行了研究。全面分析了低压涡轮的设计特点,综合考虑了气动、结构、强度和寿命等多个学科,建立了低压涡轮多学科优化平台。以航空发动机低压涡轮设计为例,以气动效率最高和结构质量最轻为目标,基于NS-GA-II算法(第二代非支配排序遗传算法)进行了6级低压涡轮多学科优化研究。结果表明:该优化方法可在满足气动和强度约束的条件下有效提高低压涡轮的综合性能,其中气动效率提高了0.243%,结构质量降低了6.131%。

基于伴随方法的矩形喷口湍流混合噪声空间模态分析

修改喷管出口的几何形状是一种低成本、高效率的喷流噪声降噪方法。为了深入分析非轴对称喷口的降噪原因,本文以矩形喷口为研究对象,基于伴随格林函数,对矩形喷口产生的小尺度湍流混合噪声进行空间模态分解,避免了常规试验方法中试验误差及高频限制等方面的局限性。研究结果表明,声能量向高阶周向模态的转移,导致部分声能量的损失,是矩形喷口与圆形喷口相比更具有降噪效果的原因。基于空间分解得到的主波阶简化算法,能够实现对矩形喷口湍流噪声快速预测,预测结果与试验数据吻合较好。