航空发动机顶层设计指标评价方法及软件开发

采用层次分析、熵值、质量功能展开、模糊综合评价等运筹学的基本方法,结合航空发动机行业的技术特点,建立了一套能够量化评估航空发动机的先进性和技术成熟度等顶层设计指标的评价方法,并在C++Builder编译环境下开发了面向对象的评估软件。在民用航空发动机项目中的实际应用表明,方法能够对航空发动机的先进性和技术风险等顶层设计指标进行合理的量化评估,并对航空发动机研发过程中的技术成熟度进行动态跟踪。

民用大飞机发动机功能接口设计研究

本文通过对民用大飞机发动机功能接口设计技术的研究,提出了发动机功能接口控制的三种分类和相应特点。根据民用飞机和发动机的设计特点,总结了功能接口设计的主要内容,提出了一般设计流程,并以飞机环控系统功能接口设计为实例,详细描述了功能接口设计的内容和流程,为民用航空发动机的系统设计提供了支持和技术积累。

众筹产品定价策略研究

构建了众筹产品发起人和参与人组成的博弈模型,比较了利润型、销量型、混合型、菜单型等6种定价策略,求出了这6种定价策略的最优化条件。研究表明:对众筹产品有较高估值的参与人愿意支付更高的价格以提高众筹产品的成功率,在众筹模式下,当高估值顾客比例适中时,发起人应该给参与人提供高低不同的价格菜单供其选择。

热加工温度对Ti6242S合金小规格棒材组织及性能的影响

采用SXP-16精密锻造机,分别以920、940、960℃三种不同的热加工温度将85 mm的Ti6242S合金棒坯精锻至32 mm叶片用小规格棒材。研究了三种不同热加工温度对Ti6242S合金棒材显微组织、力学性能及探伤杂波水平的影响。结果表明:随着热加工温度的提高,初生α相含量降低,等轴化提高;经过相同的热处理制度(980℃×1 h/AC+595℃×8 h/AC)处理后,三种不同温度热加工的棒材显微组织和力学性能相当;随着热加工温度的提高,棒材的杂波水平提高。

与气动噪声相关的湍流模型及计算方法

针对气动噪声计算问题,经过两年的研究,主要进展如下:(1)研究了高精度湍流模拟技术的数值方法。首先发展了一套基于高阶有限差分格式的流场求解器,并进行了系统测评;在此基础上,针对激波模拟精度,提出了带宽耗散优化方法(BDOM),发展了MP-LD格式,结果表明MP-LD格式对小尺度流动结构的捕捉能力以及对湍流的模拟效率要显著优于常规的高阶激波捕捉格式。(2)采用高精度湍流模拟技术研究了复杂流动机理。利用MP-LD格式和ASTR程序,对激波/各向同性湍流干涉(SITI)和激波/湍流边界层干涉(SBLI)等进行了DNS和机理性的研究。结果表明:湍流脉动之间的非线性作用使得大尺度湍流结构向各向同性恢复的过程更加复,而小尺度脉动结构则更容易恢复各向同性;由于来流速度脉动的影响,激波表面形状会发生变形,较高的来流速度脉动会导致当地激波位置更靠近下游,并增加激波的强度。(3)研究了压气机三维角区分离流动机理和湍流模型改进。针对角区分离流动,首先开展了先进实验测量和高精度数值模拟,为机理研究和湍流模型改进提供丰富的数据库。其次,提出了基于湍流非平衡输运特性改进湍流模型的新方法,并针对SA湍流模型,提出了两种改进方法:一是修正模型系数Cb1;二是基于当地螺旋度计入湍流能量反传物理机制。其中,基于螺旋度改进可以"自适应"计入湍流非平衡输运特性,可以"自适应"实现对不同工况下压气机三维角区分离流动的准确模拟。(4)研究了压气机转静干涉机理和时均模拟方法。针对转静干涉噪声,团队提出了时均模拟技术和线性谐波法相结合的快速非定常数值模拟思路。该课题首先采用非定常数值模拟技术,研究了转静干涉机理。其次改进了交界面处理方法,深入分析了确定性相关项的分布特点和对时均流场的影响特性,发展了确定性相关项模型,发展完善了时均模拟技术,为下一步和线性谐波法相结合,实现对转静干涉噪声源的快速非定常计算,提供坚实的基础。(5)建立了气动声学知识库系统和噪声机理知识。首先建立了国际上首套气动声学知识库系统;其次对大攻角超音速流动,发现了机翼上表面存在一种激波/滑移面共存结构,发现了一种新的气动噪声来源;最后针对气动声学重要来源之一的点涡与物体的相互作用,建立了一套点涡群对多物体受力影响的基本理论。

Ti6Al4V钛合金自由锻造板坯的显微组织及力学性能

对自由锻造Ti6Al4V钛合金板坯的显微组织和力学性能的均匀性进行了研究,分析了造成不同部位显微组织差异的原因。主要结论如下:板坯横向宏观组织为模糊晶,说明板坯晶粒充分破碎,组织细小均匀;板坯横纵向的显微组织有明显的差异,分别是等轴α相和长条α相;同向各取样部位的组织差异较小,表现出良好的组织一致性。板坯室温拉伸性能均满足标准要求,不同部位性能基本一致,强度实测值的离散度极小。

不同孔间距下镍基单晶叶片气膜孔弹塑性行为研究

气膜冷却作为一重要的热防护技术广泛应用于涡轮叶片中,但是气膜孔的引入破坏了叶片的结构完整性,成为裂纹形核的重要区域。将镍基单晶叶片前缘气膜孔简化为平板模型,基于晶体塑性理论分析了多孔干涉下气膜孔的弹塑性力学行为,分析了孔边分切应力的分布规律;并比较了不同横向、纵向间距对气膜孔弹塑性行为的影响。结果表明多排气膜孔间存在着明显的应力干涉,高应力区出现在相邻两列气膜孔孔心连线区域,低应力区出现在同列气膜孔之间,呈现菱形分布。孔边八面体、十二面体、六面体滑移系均开动,最大分切应力出现在夹角0o/20o/30o的位置上;横向孔间距增加,孔边应力降低;纵向孔间距增加,孔边应力增加。六面体滑移系分切应力对载荷、孔间距变化最为敏感。

热变形参数对TC25合金β锻坯微观组织和拉伸性能的影响

研究了β锻造时不同变形参数下、TC25合金的微观组织演变过程及拉伸性能变化规律。结果表明,随变形量的增大,微观组织由取向一致的魏氏组织逐渐转变为杂乱交织的网篮组织;随变形温度的升高锻件组织分别为三态组织、网篮组织,最后为取向一致的α片束状组织,组织不均匀性急剧增大,出现断续晶界α或连续晶界α及大块α组织。其中三态组织、无序杂乱的网篮组织及少量的晶界α和大块α组织有利于提高合金锻件的高温拉伸强度。为了获得具有优良高温强度的合金锻件,变形参数有两个可选范围：一是变形温度在Tβ＋15℃左右、变形量35%-50%;另一是变形温度在Tβ＋35℃左右、变形量45%-60%。

热处理对Ti6242S钛合金组织性能及探伤的影响

采用固溶时效及退火两种工艺对Ti6242S钛合金大棒材进行热处理,研究了不同热处理坯料尺寸对显微组织、力学性能以及探伤杂波水平的影响。结果表明:固溶时效态Ti6242S钛合金大棒材越靠近心部初生α含量越高,而退火态显微组织中等轴初生α相含量较固溶时效态更高;普通退火处理后蠕变性能较差,固溶时效态综合性能最好;固溶时效处理后大棒材水浸探伤底波的均匀性略有提高,而普通退火无此效果。