大型飞机发动机的发展现状和关键技术分析

对军民用大涵道比涡扇发动机的现状和发展趋势等进行了阐述,从国家大型飞机工程的战略目标、大型飞机发动机的重要性和市场前景等方面,对我国大涵道比涡扇发动机的需求、现状和差距进行了初步分析,简要介绍了我国大涵道比涡扇发动机的总体方案,提出了发展我国大涵道比涡扇发动机的主要关键技术,并分别从大涵道比涡扇发动机、国际合作、材料工艺试验条件建设等方面,简要论述了关键技术解决途径与措施建议.

激波诱导轴对称气动矢量喷管流场数值模拟

在落压比3～10，次流相对流量比2．5％～20％工况下，采用RNG k-ε湍流模型对扩张段开缝的激波诱导轴对称气动矢量喷管试验件进行了数值模拟．结果表明：壁面静压分布计算值和试验数据相对误差不大于10．1％．次流的注入使得气动矢量喷管内流流动非常复杂，流场结构的主要特征是在扩张段有一对旋向相反的主分离涡与射流角涡和一个位于次流与出口截面之间较大的回流区．流场结构随着落压比和次流相对流量比的变化而改变．

叶型偏差对涡轮性能影响的非定常数值模拟研究

叶型的加工和装配误差难以避免,这将对涡轮的气动性能产生一定的影响。采用定常和非定常数值模拟结合整机实验的方法,研究了叶型偏差对涡轮气动性能及内部非定常流动细节的影响,并比较了定常和非定常计算结果的差别。研究结果表明:在整个工作范围内,叶型偏差都会造成涡轮性能的明显下降,通道涡和泄漏流的发展、前缘吸力峰的强度、激波的形态和强度等流动结构以及叶排间的非定常相互作用都会随叶型的变化而显著改变,而非定常数值模拟对涡轮气动性能和流动结构受叶型偏差影响的捕捉更为准确。

测量叶轮机振动叶片表面非定常气动响应的实验技术——影响系数法

详细论述了一种适用于叶轮机叶片气动弹性基础性研究的实验技术——影响系数法。以一种简单的方式考虑叶片与叶片之间的气动耦合效应,从而获得叶盘耦合系统在不同叶片间相位角下,叶片表面非定常气动响应(非定常压力和非定常气动功),用于气动弹性机理性研究并校核数值模拟程序。指出影响系数法气动弹性基础实验与传统气动弹性实验的区别,介绍了国外以及作者已经取得的研究成果,其中也涉及到高低速不同流动状态下,叶片表面非定常压力测量的实验设备。通过这一综述,以期推动国内叶轮机气动弹性基础实验的开展,为正在发展的气动弹性数值模拟工具提供详细、有效的实验验证数据。

非定常压力测量中信号失真的管传递函数修正方法(英文)

使用外置压力传感器测量非定常压力会造成非定常测量信号失真。这是由连接外置传感器和测点之间的管道传压系统引成的。阐述了一种修正这种非定常信号失真的方法。从而使得运用外置传感器测量非定常压力成为可能。这种技术使用已知的管传递函数在频域中修正非定常测量信号的失真。同时修正失真信号振幅的变化和相位角的偏移。给出了这种修正技术的运用实例:在叶轮机颤振试验中测量叶片表面非定常压力和在非定常旋涡脱落试验中测量尾迹。

叶型偏差对整机环境中涡轮性能的影响

叶型加工和装配的误差可能会对涡轮部件乃至发动机整机的性能产生显著的影响。本文针对某整机环境中的涡轮部件,采用数值模拟结合实验的方法,研究了涡轮叶型偏差对其气动性能的影响。结果表明:在整机环境中,叶型偏差首先导致涡轮部件气动性能的微小变化,而整台发动机的工作点随之改变,导致涡轮部件的来流条件、各级涡轮的转速和速度三角形以及其内部的流动细节均会发生明显的变化,最终叶型偏差对涡轮部件气动性能的影响被显著放大。

尾迹与涡轮叶栅边界层的相互作用

通过实验和数值模拟的手段研究了尾迹与边界层的相互作用,其中上游叶排尾迹的模拟是通过在涡轮叶栅前设置周期性运动的圆柱实现的.研究表明,上游尾迹对涡轮叶栅边界层的发展有显著影响,在其作用下,吸力面边界层提前转捩,分离得到明显的抑制,利用尾迹与边界层相互作用的非定常效应可以明显提高低压涡轮叶栅气动负荷.

压气机叶栅非轴对称端壁造型的优化设计

本文以自主发展的自适应遗传算法为基础,结合试验设计、神经网络响应面模型和三维流场数值模拟软件,完成了对设计空间的全局自动寻优。通过端壁型面的参数化控制,实现了压气机叶栅非轴对称端壁的气动数值优化,并分析了非轴对称端壁对叶栅气动性能的影响。结果表明:非轴对称端壁造型能够有效改变壁面的压力分布,从而改善角区流动,减少二次流动损失。相比于原型端壁叶栅,优化后总压损失系数降低了27.8%,静压升提高了19%。