混排涡扇最有利循环参数改进近似解析解

1.前言 在按近似解析解求各部件定值效率或系数改变对混排涡扇最有利循环参数的影响时,看出压气机及涡轮效率影响最显著,本文试取更能反映实际研制水平的多变指数或效率不变,以考虑这两效率随压比变化,来改进近似解.     

涡轮端区密封结构泄漏流动气热耦合研究

本文采用气动传热耦合计算方法研究了轮毂封严冷气和叶冠泄漏流动对涡轮性能以及热负荷的影响。研究结果表明端区泄漏流动会引起流动损失并导致涡轮做功能力下降,不同股泄漏流动对涡轮效率的影响可以近似满足线性叠加规律。固体部件热传导对叶片气动负荷几乎没有影响,而由轮毂封严冷气造成的温度梯度会显著改变壁面换热特性,此时必须采用气热耦合计算才能准确预测热负荷。     

航空汽油机双级涡轮增压器系统的基本模型

为进行高空大气研究或者高空无人侦察,需要使用适合于1至3万米高空低速长航时飞行的加装多级涡轮增压器的活塞发动机系统.本文对于其中的双级涡轮增压器子系统的设计和飞行高度特性分析问题,给出了基本的气动热力学方程组和辅助模型方程组.方程组考虑到最简单的压气机-涡轮共同工作特性,考虑到增压器的总体与部件的气动设计可行条件的约束,发展的计算程序还考虑到必要的一维流动约束条件.这些确保了压气机、涡轮部件的设计存在可行解并可优化.于是得到了一种比总体部件法模拟方法清晰快速得多的基本设计与分析模型.算例已分析出一般双级增压的发动机系统的全功率高度特性的基本规律和物理特征,并随之提供出飞行控制中的增压器子系统和活塞发动机的调节计划数据.     

隔板对流系统的热流特性及热量输入与传递特性

采用DNS方法对隔板对流装置进行模拟计算,研究系统中热流特性以及热量输入与传递特性.讨论了热流的纵向和横向输运特性,在此基础上对传热通道和狭缝区域的热通量以及对应底板外界输入热通量进行了定量化分析.研究结果表明,通道中低温流体向下冲击底板而后转入水平运动,流入狭缝区域并不断被加热,只进行水平的热量输运.流出狭缝后的高温流体在传热通道中汇聚形成向上喷流,进行热量传递.水平热量输运的区域对应的底板外界输入的热通量很大,占总输入热通量的92%,狭缝区域底板外界输入热通量占总量的64%,纵向热量传递区域对应底板外界输入热通量很小.不同几何参数隔板对流系统都具有增强传热效果,狭缝高度较小时对应的增强效果较强.隔板数n=11及狭缝高度d=0.01时系统传热Nu数值最大,是无隔板时的3倍以上.     

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。     

复杂换热条件下离心压气机内部传热特性研究

油雾在离心压气机扩压器壁面上的碳化结焦导致压气机效率急剧下降,离心压气机冷却是减少结焦的有效方法,研究压气机内温度分布及传热特性是压气机冷却结构设计的重要依据。本文基于流-热耦合数值分析方法和实验手段,对强换热条件下离心压气机内温度分布进行了分析和验证,研究了不同工况条件下压气机冷、热端传热特征以及扩压器表面温度分布特性。结果表明,压气机内压缩空气为主要热源,与之接触的壳体具有较高温度,扩压器表面最高温度出现在入口处轮毂侧。流体内近壁面温度梯度较大。扩压盘表面传热系数沿径向显著降低,说明边界层的发展阻碍流固间传热,采取冷却措施将有效降低壳体温度,抑制结焦现象。     

180°进气弯管安装角度对离心压气机的性能影响

针对车用涡轮增压器压气机进口广泛采用弯管的现实,有必要评估弯管导流进气对离心压气机性能的影响,为发动机进气管道的优化提供参考。本文对离心压气机进口接入直管和多种不同安装角度的180°弯管展开实验和数值研究。研究结果表明:弯管进气使压气机性能下降,其性能下降程度与弯管的周向安装位置有关,而且这种影响随流量增加而增大;叶轮进口的流场结构受进气管道导流、叶轮势流和下游蜗壳周向不对称性共同作用,其对应的总压畸变形态改变了叶轮进气条件,导致压气机性能不同程度下降。     

(火积)的宏观物理意义及其应用

提高传热过程的性能是解决能源问题的重要途径之一. 本文通过与力学中相关概念进行对比,分析了传热过程性能优化的新物理量——(火积)的宏观物理意义. 通过(火积)与物体对外传热能力、(火积)定义的传热过程效率以及(火积)与热量传递驱动力的关系三方面分析,发现(火积)具有的宏观物理意义是物体包含的热量在温度场中所具有的势能. 并且,通过对流换热的(火积)理论优化介绍了(火积)理论在工程实际中的应用. 关键词： (火积) 宏观物理意义 势能 对流换热     

基于径向基神经网络的航空发动机气路故障诊断

基于径向基神经网络对民用高涵道比航空发动机风扇、增压级、高压压气机、高压涡轮、低压涡轮5大气路部件的效率降低故障进行诊断。采用Gasturb进行故障训练样本和测试样本库的生成,诊断结果显示,采用径向基神经网络进行航空发动机气路故障诊断的计算时间短、精度较高,不仅能定性的定位故障部位,而且在大多数情况下可以定量的给出该部件的性能衰退程度。某些情况下诊断结果与测试样本不尽一致,但都是方程的合理解,这是因为航空发动机的数学模型是一个多解的复杂方程,一个总性能的衰减对应着多组部件性能衰退的组合。随噪声幅值加大,诊断精度变差,同时研究发现诊断精度受噪声影响的敏感系数在不同的噪声幅值水平下是不同的。     

基于室温液态金属热虹吸效应的自驱动热量传递方法的数值模拟

利用芯片热量驱动的液态金属散热技术是一种高效灵巧的热管理方法,在许多应用场合具有独特价值.本文采用数值手段对基于室温液态金属热虹吸效应的自驱动热量传递方法进行了研究,探明了冷端的壁温、环路方向、环路管径的大小对此种方法流动、传热性能的影响,为该技术的实际应用提供了数据支持。     

冷热联供的空气制冷不可逆循环分析

本文分析了压气机排气余热利用的冷热联供回热空气制冷不可逆循环,并建立了仅忽略系统内所有换热器流动阻力损失的循环工作性能系数(COP)计算方程式。用该方程分析研究了透平膨胀机与压气机等熵效率、压缩机排气余热度、降温比、传热温差、压比等参数对系统COP值的影响,发现膨胀透平等熵效率提高对COP值的贡献远大于压气机效率同样提高的功效;在其它参数确定时,存在最佳压比,可使系统工作性能系数在该条件下达极值。在优化参数配置下,用于空气调节的冷热联供回热空气制冷不可逆循环的COP值可达2左右。     

变温热源布雷顿循环的功率密度优化

计入工质与高、低温侧换热器的热阻损失及压气机和涡轮机中的不可逆压缩和膨胀损失,用有限时间热力学方法,导出了恒温热源条件下不可逆布雷顿循环功率密度与压比间的解析式,借助于数值计算,研究了高、低温侧换热器的热导率分配和工质与热源间的热容率匹配对最大功率密度的影响。     

Four-Objective Optimizations for an Improved Irreversible Closed Modified Simple Brayton Cycle

An improved irreversible closed modified simple Brayton cycle model with one isothermal heating process is established in this paper by using finite time thermodynamics. The heat reservoirs are variable-temperature ones. The irreversible losses in the compressor, turbine, and heat exchangers are considered. Firstly, the cycle performance is optimized by taking four performance indicators, including the dimensionless power output, thermal efficiency, dimensionless power density, and dimensionless ecological function, as the optimization objectives. The impacts of the irreversible losses on the optimization results are analyzed. The results indicate that four objective functions increase as the compressor and turbine efficiencies increase. The influences of the latter efficiency on the cycle performances are more significant than those of the former efficiency. Then, the NSGA-II algorithm is applied for multi-objective optimization, and three different decision methods are used to select the optimal solution from the Pareto frontier. The results show that the dimensionless power density and dimensionless ecological function compromise dimensionless power output and thermal efficiency. The corresponding deviation index of the Shannon Entropy method is equal to the corresponding deviation index of the maximum ecological function.     

单轴恒速燃气轮机及其功热并供装置的变工况显式解析解

主要符号表Ci，i=1～4压气机特性式中常数G流量m压气机设计转速线延长线与Gc轴交点N功率n转速P压力P压气机设计转速线延长线与Gc轴两支点距功热比T温度ti，i=1～4透平特性式中常数Z总能利用率α下标β0设计参数△Tα逼近温差△Tp节点温差n效率θ经济效率[3]μ流量比π压比T温比总压恢复系数上标折合参数比折合参数下标0设计参数1，2压气机进、出口3，4透平进、出口5余热锅炉燃气出口b燃烧室C压气机F油耗gt燃气轮机当量效率[3]饱和蒸汽t透平w余热锅炉给水1绪言如何检验各种变工况数值解程序的准确度与有效性以及各种算法的适用性，通常…     

压气机级间抽气的数值模拟

燃气轮机的压气机抽气配管是燃气轮机设计以及运行使用中的一个重要环节,是一组连接燃气轮机压气机和透平的通流部件.它从压气机的某几级中抽取一部分压缩气体通入透平或其后排气通道.本文通过数值模拟的方法研究了压气机抽气级的流动特性,考察了抽气流量和抽气槽角度对压气机主流流场的影响.     

带有动力涡轮的双轴原理型燃气轮机的研制

描述了一种小型双轴原理型燃气轮机的研制过程。采用离心压气机,向心涡轮,单管燃烧室组成燃气发生器,电机通过齿轮箱由动力涡轮带动。简要介绍了一些主要部件的设计方法,给出了滑油系统和燃油系统原理图。对在研制和实验过程中所遇到的主要问题及其解决方法进行了介绍。经过多次实验表明文中给出的小型双轴原理型燃气轮机能够发出10kW电力,它可用来作为坦克燃气轮机主动力的模拟装置和一些车辆的辅机电站使用。     

PG9351FA燃机建模及改烧合成气的通流调整分析

在透平冷却空气量估算的基础上,建立了透平逐级计算、考虑IGV角度对压气机特性曲线影响的PG9351FA燃机变工况模型.针对改烧合成气带来的压气机喘振、通流匹配等问题,分析了关小IGV角度、增大透平通流面积、降低燃气轮机T3温度等几种不同的通流调整措施对燃气轮机最大出力、压气机喘振裕度以及燃气轮机整体性能的影响,提出了一...     

低温空气制冷速冻系统性能的实验研究

对使用空气动压轴承的升压式空气制冷速冻系统进行了实验研究,分析了压气机进口压力、散热器冷边风量及回热器对系统性能的影响。实验结果表明:增大压气机进口压力和散热器冷边空气流量均可降低涡轮出口温度,提高系统制冷量;系统COP随着压气机进口压力的升高而增大,但是增大幅度逐渐减少;系统增加回热器后,涡轮出口温度最多可降低约67%,系统制冷量和COP最多约可增加45.5%,其中涡轮出口温度最低约可降至-50℃,系统COP最大可达0.7左右。     

氨水工质功冷联供循环内中温中压能的回收

本文提出两种采用引射器回收氨水工质功冷联供循环内的中温中压能量的改进方案,即通过回收热源能量将中温中压稀氨水工质加热至过热蒸汽状态后作为引射器工作工质分别用于:方案一,引射透平排汽以降低背压;方案二,引射蒸发器出口工质以降低蒸发压力.计算表明相同耗能下,相对于基础循环,方案一的净输出功提高0.9%、(火用)效率提高了0.8%;方案二的冷(火用)输出提高了11.1%,(火用)效率提高了0.7%,从而为有效回收系统内部能量提供了新的途径.     

A computer simulation study of compressor tuning phenomena

Basic thermofluid processes of a positive displacement compressor are strongly dependent upon the acoustic behavior of the manifolds. The tuning process of such a compressor is fairly complex as increases in the mass flow rate may not correspond with higher energy efficiencies. In this paper a computer simulation program is described, which includes the manifold back pressure effect, developed to investigate and explain the tuning phenomena for a single or two-cylinder reciprocating compressor. A symmetric suction manifold system for a two-cylinder refrigeration compressor has been considered as the example case in this tuning study. Results for flow efficiency, energy efficiency, and pressure pulsations at the valve exit are presented in terms of the acoustic natural frequencies of the manifold system. Predicted results compare reasonably well with experimental data. Based on this study, it is possible to choose optimal manifold dimensions which will provide higher efficiencies with lower pressure pulsations.